钛铁矿碳热反应原位合成GT35钢结硬质合金的热力学分析

充分利用天然矿物钛铁矿(FeTiO3)中的铁和钛,采用原位合成反应烧结技术,成功制备了TiC基钢结硬质合金GT35.在真空炉中实现了合成与烧结一体化,为钢结硬质合金的低成本制备进行了有益的探索研究.对钛铁矿-碳体系的热力学过程进行了详细的理论分析,研究表明:体系主要发生碳热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,热力学上最为稳定的物相为TiC和Fe固溶体.通过实验证实,获得了界面结合良好、组织致密的钢结硬质合金.     

钛铁矿原位碳热还原合成TiC/Fe的热力学过程及合成条件研究

以天然矿物钛铁矿（ＦｅＴｉＯ_３）、Ｃ（石墨）为原料,采用原位碳热还原法,实现合成与烧结一体化,真空烧结制备了ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料,探索了一条低成本合成高性能ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料的新途径．对反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,探讨了产物的合成条件．研究表明,ＴｉＣ的反应形成机理是：首先,ＦｅＴｉＯ_３被Ｃ还原生成Ｔｉ_ｘＯ_ｙ和α－Ｆｅ;然后,Ｃ继续与Ｔｉ_ｘＯ_ｙ反应,将氧一步一步还原出来,直至生成ＴｉＣ;ＴｉＣ颗粒长大的过程是,先形成富Ｔｉ缺Ｃ的ＴｉＣ_ｘ,然后ＴｉＣ_ｘ继续与Ｃ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ．烧结温度范围在１５００～１６００℃之间,随温度的升高,产物的硬度和密度稍有提高．Ｍｏ的加入可以改善金属相对ＴｉＣ的润湿性．产物中有少量游离碳存在．     

升温速率对钛铁矿原位合成GT35钢结硬质合金的影响

采用天然钛铁矿碳热还原原位合成技术,真空烧结一步制备GT35钢结硬质合金.针对升温速率对合金显微结构形成及力学性能的影响进行了理论分析和实验验证,结果表明:升温速率的控制,对系列碳热还原反应过程,副产物CO的排放及显微组织的形成影响显著.以5.5℃/min的速率升温得到的GT35合金组织结构均匀致密,密度达6.19g/cm3,抗弯强度达693.9MPa.     

材料的原位合成技术

对各种原位合成技术的方法特征作了简要介绍，这些原位合成技术包括：原位热压技术、ＸＤ技术、ＣＶＤ技术、ＤＩＭＯＸ技术、熔体浸渍技术，反应结合技术及ＳＨＳ技术等。     

燃烧合成制备Al2O3基金属陶瓷的研究现状与展望

概述了Al2O3基金属陶瓷的特点和常用制备方法,结合作者的最新研究结果,讨论了燃烧合成法制备Al2O3基金属陶瓷的技术特点和冷却条件对显微组织的影响.阐述了采用燃烧合成法制备Al2O3基金属陶瓷的研究和应用现状,指出了目前所存在的问题和发展前景.     

自蔓延高温合成法合成金属陶瓷功能梯度材料研究进展

阐述了自蔓延高温合成法(SHS)制备的功能梯度材料的种类、特性及其应用前景,探讨了自蔓延高温反应合成金属陶瓷功能梯度材料的影响因素(合成原料、点火工艺、反应环境和辅助措施),并分三个阶段(准备阶段、合成阶段和后处理阶段)讨论了SHS法制备功能梯度材料应注意的技术问题,同时介绍了自蔓延法辅助其他工艺(SHS反应喷涂)制备梯度陶瓷材料技术,并提出了自蔓延高温合成法制备金属陶瓷功能梯度材料今后的发展方向。     

SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的研究现状

金属陶瓷功能梯度材料是一种新型耐高温、耐腐蚀的复合材料,其应用前景十分广阔。对自蔓延高温合成法(SHS)制备金属陶瓷功能梯度材料的种类、特点、应用背景以及制备工艺进行了详细论述,总结并分析了影响SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的因素,归纳出了SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的技术难点,最后对现阶段SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料所存在的问题以及发展前景做了简要的分析。     

TiB/Ti基金属陶瓷燃烧合成反应热力学

为了解Ti-B二元体系的自蔓延合成反应进行的方向和最终产物的相组成，对Ti-B二元体系燃烧合成反应生成TiB的自由焓变、自由能、反应绝热温度和燃烧温度进行了理论分析和实验研究。结果表明，Ti含量过量的情况下TiB的反应生成自由焓比TiB2的反应生成自由焓高，反应生成自由能比TiB2的更低，TiB在生成热力学上比TiB2更稳定，Ti与B的SHS反应更易生成TiB相，Ti-B二元体系的反应绝热温度和燃烧温度随着Ti含量的提高而呈下降趋势。     

原位合成TiCp/Fe复合材料的研究现状与展望

综述了国内外原位合成TiCp增强铁基复合材料工艺的研究现状,重点分析了制备工艺的特点及存在的问题,并在此基础上展望了该领域的发展趋势.     

TiC-xNi金属陶瓷的燃烧合成及其热物理性能

利用自蔓延高温燃烧民结合机械厂压力方法制备了TiC-Ni金属陶瓷,研究了ＴiC-Ni金属陶瓷材料的密度,比热度、比热容、热传导以及热膨胀性质随温度和组成的变化关系,结果表明：ＴiC-Ni材料的密度在w(Ni)为２０％时致密性达到最高,材料的比定压热容在浊试温度区内呈线性增加;ＴiC-Ni材料的热扩散率随度的升高基本呈增加趋势,热扩散率随Ｎi含量的增加而增加,热导率的变化与热扩散率的变化有相似的规律,材料的热膨胀系数随温度的升高单调递增,温度上升相同情况下,材料的热膨胀系数随Ｎi含量的增加而增加。     

原位聚合法制备尼龙6复合材料的研究进展

综述了近年来国内外尼龙6原位复合材料的研究进展.基于改性剂的不同,将其分为无机纳米粒子/尼龙6原位复合材料、有机高分子聚合物/尼龙6原位复合材料和碳纳米管/尼龙6原位复合材料.重点介绍了这三类复合材料的力学性能和耐热性能.     

定向凝固超高强度NiTi基自生复合材料

在NiTi合金中添加少量Al、Nb、Hf强化元素, 采用定向凝固原位自生法制备了一种NiTi基自生复合材料, 并在950 ℃对定向凝固棒分别进行了12 h、50 h及100 h的均匀化热处理, 对热处理后的试样进行了室温抗拉强度测试。结果表明, 定向凝固组织为沿[001]方向生长的细小的棒状胞晶组织, β-Nb相和Ti₂Ni相增强体颗粒沿NiTi胞晶间的[001]方向排列。随热处理时间的延长, 胞晶尺寸逐渐粗化, 两增强相粒子分布更加弥散均匀。热处理后NiTi基自生复合材料的最大抗拉强度达到1972 MPa, 超过了4130和8640超高强度钢, 与4140和4340超高强度钢的强度基本相当, 达到或超过了多种国内外现役的超高强度钛合金。     

直接碳化原位合成WC-Co复合粉的反应过程

以偏钨酸铵(AMT)、可溶性钴盐、有机碳源为原材料,采用喷雾转化、直接碳化原位合成法,成功制备出WC-Co复合粉末。利用XRD、SEM等分析方法对粉末样品物相组成、微观形貌、粒度分布进行了研究。研究表明,由于Co对W碳化的促进作用,在900℃时,W就被完全碳化为WC,远低于W正常被碳化完全的温度;W的碳化过程主要依靠钨粉颗粒表面与含碳气氛热解后沉积在钨颗粒表面上的碳元素的反应以及碳向钨粉颗粒内部的扩散来实现,属固-固反应;由于生成W2C的自由能比WC的更低,W很快先被碳化为W2C,然后再进一步碳化为WC;W/Co/C碳化反应体系沿WCo3,Co6W6C,W2C-Co,WC-Co步骤进行反应;随着温度的升高,反应体系可不经过前两步,而直接生成W2C-Co,再进一步碳化为WC-Co复合粉。     

熔盐电解钛精矿制备钛铁合金的脱氧历程

以攀枝花地区的钛精矿为原料通过CaCl2熔盐电解工艺直接制备FeTi合金。主要通过不同时间间断实验对电解过程进行跟踪,结果表明以钛精矿为原料电解制备FeTi合金的过程中首先得到金属铁和钙钛矿,然后是钙钛矿电解得到钛的低价氧化物,最后是钛的低价氧化物电解得到钛和形成FeTi合金,通过阴极失重实验验证了分段反应的结论。最后对钙钛矿的形成机理进行了实验研究,得到CaTiO3形成有两个途径：（1）熔盐参与反应,并且是主要成因;（2）熔盐CaCl2水解得到CaTiO3。     

原位生成TiC粒子在快凝Al-Fe合金中变化行为的研究

通过OM,SEM和TEM等手段研究了在常规铸态以及快速凝固Al-8wt?合金中原位生成TiC粒子时相组成及显微组织的变化.同时结合利用外加法制备的常规铸态和快速凝固Al-8wt?/TiC合金的显微组织变化,得出了原位反应TiC粒子的生成及其在合金熔体中的变化行为:在常规铸态下生成的尺寸较大的八面体TiC颗粒在快速凝固过程中将发生全部或部分溶解,在随后的快冷过程中将重新析出并形成细小的TiC粒子,原位生成的TiC粒子在快速凝固过程中同样可以对α-Al起到促发形核的作用.     

电磁场作用下原位生成WC颗粒机理的研究

为了提高灰口铸铁的耐磨性,用施加电磁场的方法,在灰口铸铁熔体中原位合成了WC颗粒,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究了合成产物的物相、显微组织以及化学成分.实验结果表明:提高电磁频率有助于WC颗粒的原位合成,当电磁频率5kHz、电流为15A、作用时间为5min时,可得到细小,且分散性较好的颗粒.主要是电磁场的存在,降低了钨丝的表面张力,使钨原子容易从表面脱附,同时提高了钨丝附近的Fe-W-C三元体系微小区域的混合熵,引起了生成WC颗粒的自由能降低,从而利于WC颗粒的合成.     

电磁分离制备过共晶Al—5％Fe自生表层复合材料

利用电磁分离工艺成功地制备了Al-5％Fe过共晶合金自生表层复合材料，通过改变磁场作用时间来控制富铁相的迁移，以使其更好地沿径向分布。研究了Mn对富铁相形态改变的影响，实验表明在Mn／Fe的摩尔比为1．4～1．5时，针状的富铁相变成了块状或汉字状，使之更容易在熔体中迁移。并测试试样硬度和铁含量的分布，结果表明：试样的心部富铁相含量大大降低，组织大部分是共晶组织，表层区富集了大量的富铁相，并且硬度要明显高于心部，二者之间形成很好的过渡层，使增强相和基体得到更好的结合。     

用原位聚合法制备聚酰亚胺/滑石粉复合薄膜的聚集态结构

用原位聚合法合成一系列不同滑石粉含量的聚酰胺酸/滑石粉(PAA/talc)溶液,再将其热酰亚胺化制备出聚酰亚胺/滑石粉(PI/talc)复合薄膜.偏光显微镜(POM).广角X衍射(WXRD)和扫描电子显微镜(SEM)的观测结果表明,滑石粉的引入使PAA形成一种丝状有序结构,且随着热酰亚胺化的进行或者滑石粉含量的增加,这种结构不但得以保持且越来越明显,最终相互交错形成网状织构,红外光谱(FT-IR)给出的结果表明,滑石粉与PAA间存在氢键相互作用.丝状结构的形成,是在存在氢键的前提下滑石粉诱导被应力驱动的大分子链发生规整有序排列的结果.     

原位膨胀法制备PMMA/EG复合材料及其导电和流变性能的研究

使用低温可膨胀石墨,通过"原位膨胀-机械剥离"的方法制备了PMMA/EG复合材料,研究了可膨胀石墨含量对其电导率的影响。电导率、SEM、动态流变等测试表明膨胀后的石墨片层在树脂基体中分散良好;从10~20 phr开始,石墨鳞片相互接触形成网络结构显著地提高电导率,最高达12个数量级。采用原位膨胀法可以制备逾渗阈值较小的导电复合材料,填充少量低温可膨胀石墨就可以大幅度提高PMMA电导率。     

Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料中纤维相的组织演变

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料.采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态的演变.在较低的应变量下纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构,在较高的应变量下,单根Cr纤维被分隔为一些由亚晶界组成的亚结构,相邻亚晶的偏差角在5～30°之间.