体系成分对Fe-Cu-Ti-C体系电场原位合成的影响

为了研究电场作用下成分对Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响,采用Gleeble-3500D热模拟机,原位合成了Fe-Cu-TiC复合材料.实验前计算体系的绝热温度;实验后对终试样进行XRD物相分析,扫描电子显微镜观察其组织,排水法测终试样密度.热力学计算表明,Fe质量分数为65%～75%、Cu质量分数为15%～20%的Fe-Cu-Ti-C体系的绝热燃烧温度在1245～1542 K,但电场作用使试样在927.98～1056.23 K间发生燃烧合成反应,铜含量越大,体系点火温度升高,且点火延迟时间变长,反应终产物均为Fe、Cu和TiC,其中TiC颗粒的尺寸均小于0.5μm.试样致密化程度随着铁-铜基体含量的增加而提高.电场可促使不同成分的Fe-Cu-Ti-C体系发生燃烧合成反应.     

控温活化燃烧合成α-Si3N4的动力学研究

采用控温活化手段实现了燃烧合成α-Si3N4粉末.通过对反应温度特征曲线的分析,得出了Si-N体系的一系列燃烧反应动力学参数,包括燃烧波速、升温速率、绝热温升、惰性温升时间、惰性温降时间和转化率等,另外采用波速法和转化率法计算了该反应体系的活化能.这些参数将为进一步研究该反应的机理、优化燃烧合成工艺提供指导.     

TiB/Ti复合材料自蔓延高温燃烧合成的研究

采用自蔓延高温燃烧合成－准热等静压工艺（SHS／PHIP）制备了TiB-Ti体系复合材料,理论计算了该体系的绝热温度,测量了燃烧温度和燃烧速度。结果表明,绝热温度、燃烧温度和燃烧速度均随Ti含量的增加而降低。对合成产物的分析发现：反应产物主要由TiB和Ti两组组成,TiB相分布均匀,主要有棒状和块状两种形态,并且随Ti含量的增加,TiB尺寸减小;部分产物中还有少量TiB2相存在。合成产物具有高的致密度和硬度,其相对密度超过94％,硬度HRA＞82。     

自蔓延高温合成过程中绝热温度的编程计算

本文研究了自蔓延高温合成过程中绝热温度的计算问题。在建立有关热力学数据库的基础上用FoxBASE语言编程计算了自蔓延高温反应过程中的绝热温度,并将所计算的值和资料所报导的绝热温度进行了比较分析,同时示例计算绘制了预热温度和添加稀释剂对反应绝热温度影响的曲线。     

CuO/Al反应自生复合材料的热力学研究

在CuO Al体系的热力学试验和理论分析的基础上 ,对体系反应的热力学进行探讨 ,论证了CuO Al低温合成反应在热力学上是可行的。建立了体系的绝热温度的一般表达式 ,并且从理论上探讨了Al粉含量和反应温度对反应绝热温度的影响。计算了CuO Al体系在不同温度下的热效应值。     

铁粉含量对自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体粉体的影响

在理论计算铁粉含量与绝热温度关系的基础上,考察了以自蔓延高温合成方法（SHS）制备Ni-Zn铁氧体粉体过程中,铁粉含量对燃烧温度、燃烧波传播速度以及产物微观结构的影响,确定了以SHS合成Ni-Zn铁氧体粉体所需的最佳铁粉含量值。结果表明：铁粉含量越高,燃烧温度愈高,燃烧波传播速度愈快,产物转化得越完全,但燃烧温度过高会使产物中出现大量液相,产物已不能用于成型和烧结。当铁粉含量在k=0.5时,可以得到较为理想的产物。     

CuO／Al反应自生复合材料的热力学研究

在CuO/Al体系的热力学试验和理论分析的基础上，对体系反应的热力学进行，论证了CuO/Al低温合成反应在热力学上是可行的，建立了体系的绝热温度的一般表达式，并且从理论上探讨了Al粉含量和反应温度对反应绝热温度的影响，计算了CuO/Al体系在不同温度下的热效应值。     

镁的氢化反应对氢化燃烧合成储氢合金Mg2NiH4纯度的影响

本文主要通过改变在镁氢化反应温度的保温时间,研究不同合成压力、合成温度下,中间反应-镁的氢化反应对氢化燃烧合成Mg2NiH4的影响.初步探讨了镁的氢化反应与燃烧合成Mg2Ni反应及其氢化反应的内在联系.研究结果表明:镁的充分氢化在促进Mg-Ni燃烧合成反应的同时有效地提高了Mg2Ni的氢化活性,这一结果为工业化低压合成纯Mg2NiH4提供了可行途径,但在低温下仅延长镁的氢化时间,产物中少量的Ni很难消除.     

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。     

Fe-Ti-C系燃烧合成反应的热力学分析

利用相图计算技术（ＣＡＬＰＨＡＤ）对Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ燃烧合成反应体系进行热力学分析,着重研究Ｆｅ含量和Ｃ／Ｔｉ原子比对体系绝热燃烧温度Ｔ_ａｄ和平衡相组成的影响．研究结果表明,Ｆｅ含量对 Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ三元系的平衡相组成影响不大,但对绝热燃烧温度的影响非常大．当保持Ｃ／Ｔｉ原子比接近１．０时,不管Ｆｅ含量如何变化;在２９８Ｋ下均会得到理想的平衡相组织ＴｉＣ＋Ｆｅ 随Ｆｅ含量增加,体系的绝热燃烧温度大致呈线性降低．Ｆｅ－Ｔｉ－Ｃ体系发生ＳＨＳ反应的热力学条件之一（Ｔ_ａｄ＞１８００Ｋ）是Ｆｅ＜５５ｗｔ％．而 Ｃ／Ｔｉ原子比对绝热燃烧温度的影响比较小,但对平衡相组成影响非常大,主要表现在两个方面：①石墨相的析出温度不同．随Ｃ／Ｔｉ原子比降低,析出温度也随之降低．②在各温区石墨相的含量不同．当 Ｃ／Ｔｉ在１．０～１．４变化时,石墨相含量在低温区由１％提高到１６％．     

PTFE促发TiC陶瓷粉体低温固相合成研究

在Ti-C体系中引入PTFE(聚四氟乙烯树脂)作为反应促进剂, 实现了TiC粉体的低温固相合成。分别利用热分析仪、X-射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜, 测定了体系的反应温度, 表征了生成物的物相和微观形貌, 并对其反应过程和反应机理进行了分析。结果表明: 当添加3wt% PTFE时, 能够在530℃通过燃烧合成制备平均粒径小于100 nm的TiC陶瓷粉体, 接近于利用Scherrer 公式取XRD最强衍射峰计算出的平均晶粒尺寸81 nm, 可以推测所合成的TiC颗粒为单晶颗粒。燃烧合成过程分为两个步骤: 首先, 在低温下PTFE和Ti发生反应并释放出大量的热; 然后, 诱发Ti和C的固相反应生成TiC。     

不同条件锰锌铁氧体纳米晶形成机理及物性研究

硝酸盐-柠檬酸溶胶凝胶低温燃烧合成获得锰锌铁氧体(MZF)纳米晶.采用TG-DTA、XRD、VSM对前驱体凝胶燃烧过程及产物磁性能进行表征.结果表明,凝胶pH值不同,反应自燃燃点温度也不同,约变化12℃.气氛对于280℃前凝胶热分解过程没有影响,但在280℃后对物相形成有较大影响.pH值调节剂种类对凝胶燃烧进程,反应剧烈程度及磁性能有很大影响,且可以通过调节剂的种类得到不同粒径的纳米晶锰锌铁氧体粉体.     

电场对TiO2-C-Al系燃烧合成过程的影响

以3TiO₂+3C+(4+x)Al反应体系为对象, 直接燃烧合成致密的TiC-Al₂O₃-Al复合材料。着重研究了电场对该体系燃烧合成过程的影响。结果表明: 外加电场的焦耳热效应可提高体系的绝热燃烧温度, 从而突破燃烧合成反应的热力学限制; 电场可改变体系的燃烧合成反应的模式; 随着电场强度的增加, 自蔓延燃烧温度和速度均提高, 而合成材料组织中Al₂O₃和TiC晶粒尺寸逐渐减小; 当体系中过余Al量x为14mol、 外加电场强度E为25V/cm时, 可直接燃烧合成相对致密性为92.5%的TiC-Al₂O₃-Al复合材料, 且合成的Al₂O₃和TiC晶粒尺寸细小(0.2~1.0μm), 在金属Al中分布均匀。      

在电场中燃烧合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理

以3TiO2 3C (4 x)Al为反应体系,用电场激发燃烧合成技术并使用合成中形成的液态Al对产物的渗透作用,制备出致密度为92.5%的Al2O3-TiC-Al复合材料,采用燃烧波峰淬熄法研究了原位合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理.结果表明:电场提供的焦耳效应可提高体系的绝热燃烧温度,从而可突破该体系只能在x＜10 mol下发生SHS反应的热力学限制;在Al2O3-TiC-Al复合材料动力学过程中,首先Al粉熔融,进而加速与TiO2的反应生成Al2O3;然后Al与TiO2反应还原出Ti并与C反应生成TiC;液态Al的渗透将Al2O3和TiC颗粒粘结起来,形成致密的复合材料组织.     

含稀释剂的Al-Cr2O3体系燃烧合成反应热力学分析与反应模型

对含稀释剂Al2O3和Cr2O3的Al-Cr2O3体系燃烧合成反应进行了热力学计算与分析,讨论了起始反应温度T0、稀释剂Al2O3和Cr2O3的含量对绝热反应温度Tad的影响,并得出T0与Tad在特定温度段上的近似线性关系以及该关系在指导材料成分设计上的应用;揭示了反应驱动力--Gibbs自由能(ΔG)随反应温度(T)的变化关系,得出该体系的反应为扩散控制型反应;结合实验结果与分析,描述了该体系热爆反应的微观模型.     

自蔓燃高温合成氮化硅粉体的研究

研究了自蔓燃高温合成方法制备氮化硅粉体,借助于XRD、SEM等检测方法,分析了自蔓燃高温合成氮化硅过程中硅粉粒度、氮气、温度、稀释剂与孔隙率等方面对反应产物的影响,并对反应机理进行了分析。由于有添加剂氯化铵的存在,反应中不是单纯的硅粉氮化反应。只要控制反应中的工艺参数,就可以采用自蔓燃得到不同相含量的Si3N4粉体;考虑到燃烧温度,在氮化硅粉体的合成过程中,涉及到3个反应机制:低温机制、中温机制、高温机制;氮气压力下硅粉的自蔓燃合成反应,必须要引入Si3N4稀释剂,来控制反应温度和反应速度,获得不同相含量的粉体。压坯气孔率控制在30%～70%,否则反应不能进行金属硅粉的粒度细,合成的Si3N4中α相含量高。     

La2 CuO4前驱物粉体的自蔓延燃烧合成及其晶化

分别采用硝酸盐自蔓延燃烧法和醋酸盐／硝酸盐自蔓延燃烧法低温合成了La2CuO4前驱物粉体,研究了在不同条件下制备的前驱物粉体的晶化行为。在硝酸盐自蔓延燃烧法合成前驱物粉体时,燃烧反应十分剧烈,在前驱物粉体中发现有Cu单质存在,Cu单质的存在不利于在低温合成单一相La2CuO4粉体。在硝酸盐自蔓延燃烧法基础上,以醋酸盐部分取代硝酸盐,大幅度降低了自蔓延燃烧温度,可以通过调整尿素的用量来改变氧化剂的总氧化价O与还原剂的总还原价F之比,使自蔓延燃烧温度连续可调。用醋酸盐／硝酸盐自蔓延燃烧法合成的前驱物粉体在较低温度焙烧处理,得到了单一相La2CuO4粉体。自蔓延燃烧温度对前驱物的组成和焙烧产物的组成和显微形貌有显著影响。自蔓延燃烧温度连续可调为得到具有可控制显微形貌的目标产物提供了可能。     

质子导体SrCe0.95Yb0.05O3-α溶胶凝胶燃烧合成的研究

综合利用溶胶凝胶及燃烧合成的优点制备了质子导体SrCe0.95Yb0.05O3-α粉体,发现柠檬酸的添加量是金属离子的2倍的情况下所制干凝胶燃烧时温度最高,合成产物最好;在燃烧合成中,柠檬酸作还原剂,而硝酸根离子作氧化剂;氧气不是燃烧反应的必要条件,但氧气可以加剧反应进行.XRD结果表明,1000℃即形成斜方钙钛矿结构,较高温固相反应合成温度降低了约400℃.     

模板剂合成锰八面体分子筛及其催化燃烧二甲醚的性能研究

以离子液体[bmin]NO3调控的溶胶凝胶法合成了氧化锰八面体分子筛(OMS-2),并采用TG-DSC、XRD、低温N2吸附、TEM、FT-IR、UV-vis、O2-TPD以及H2-TPR等方法对固体材料的结构进行了表征,考察了制备材料的二甲醚催化燃烧反应的催化性能.结果表明,合成的OMS-2材料属于cryptomelane一维隧道结构,由于离子液体同时作为模板导向剂和还原剂,因而使得OMS-2的外形以一维纳米线为主.O2-TPD和H2-TPR实验表明,OMS-2材料具有丰富的氧物种,低温下易还原,因而在二甲醚催化燃烧中表现出了良好的催化性能.二甲醚催化燃烧的起燃温度T10%为180℃,而完全燃烧温度T90%为190℃,反应产物仅有CO2和H2O.     

含稀释剂的A1-Cr2O3体系燃烧合成反应热力学分析与反应模型

对含稀释剂A12O3和Cr2O3的A1-Cr2O3体系燃烧合成反应进行了热力学计算与分析，讨论了起始反应温度T0、稀释剂A12O3和Cr2O3的含量对绝热反应温度Tad的影响，并得出T0与Tad在特定温度段上的近似线性关系以及该关系在指导材料成分设计上的应用；揭示了反应驱动力——GibbS自由能(△G)随反应温度(T)的变化关系，得出该体系的反应为扩散控制型反应；结合实验结果与分析，描述了该体系热爆反应的微观模型。