自蔓延高温合成（SHS）金刚石——一种新的生产方法

自蔓延高温合成（ＳＨＳ）金刚石──一种新的生产方法为了发展和改进金属切削刀具、岩石钻探工具以及石材锯切工具，有必要探索一些新的方法用来生产大规格尺寸的金刚石制品。采用超高压高温技术（如常规的金刚石合成方法）很难生产出直径大于４０ｍｍ的产品。采用低共熔...     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响，绘制了热爆反应曲线，分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明：成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度；反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度（640℃）。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响,绘制了热爆反应曲线,分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明:成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度;反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度(640℃)。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

自蔓延高温合成法制备金刚石工具材料研究现状

金刚石工具多采用热压烧结法制备,但此方法存在能耗高、结合剂对金刚石的把持力弱、石墨模具污染环境等缺点。自蔓延高温合成法(SHS)不仅具有高效、节能的优点,而且反应过程中产生的瞬时高温有助于金刚石表面形成碳化物,能使结合剂与金刚石形成化学冶金结合。因此,SHS制备金刚石工具受到广泛关注。本文首先基于相关体系的热力学参数(绝热温度),分析了SHS制备金刚石工具的可行性;综述了原料配比、稀释剂、金刚石浓度及排布方式、引燃方式及碳化物的形成等因素对Ni-Al、Ti-Al及Fe-Al体系SHS制备金刚石工具材料的影响;然后,对比了所制得的金刚石工具材料的性能。最后,展望了SHS制备金刚石工具材料潜在的研究方向,提出了抑制SHS反应过程中金刚石石墨化的方法。     

自蔓延高温合成焊接

自蔓延高温合成是一种合成材料的新技术,而且蔓延高温合成焊接则是该工艺焊接则是谝工艺的一个新的应用领域,可以广泛地用来焊接结构和性能相同或是的材料。由于自蔓延高温合成技术的特点,使得这种焊接技术也具有与其它常规焊接技术河比拟的优点。本文从没方面简略地介绍了这种工艺的特点和应用范围。     

自蔓延烧结在金刚石制品中的应用

本文主要介绍了自蔓延高温合成技术的发展和特点,阐述了自蔓延高温合成技术在金刚石制品工业中应用的必要性和意义,分析了自蔓延高温合成技术在金刚石制品工业中应用的可行性,并介绍了国内外的应用研究现状,提出了自蔓延高温合成技术在超硬材料制品中的应用需要进一步研究解决的问题。     

材料制备新技术——自蔓延高温合成

自蔓延高温合成广泛用于制备难熔高温材料及其他先进材料 ,本文简要介绍了自蔓延高温合成的理论基础及技术应用。     

金刚石粒度和含量对自蔓延高温合成NiAl结合金刚石复合材料性能的影响

以Ni粉、Al粉、金刚石为原料,采用自蔓延高温合成法制备了NiAl结合金刚石复合材料,研究了金刚石的粒度和含量对Ni-Al体系燃烧温度和燃烧波蔓延速度的影响以及对复合材料性能的影响。结果表明：金刚石降低了Ni-Al体系的燃烧温度和燃烧波蔓延速度,并提高NiAl基体的抗压强度和维氏硬度。但随着金刚石含量的增加,复合材料的力学性能有所下降,NiAl峰升高,Ni₃Al峰下降。随着金刚石的粒度降低,Ni-Al体系的燃烧温度先降低后升高,燃烧波蔓延速度则是先增大后减小,复合材料的抗压强度先升高后降低,维氏硬度降低,Ni₃Al峰先升高后降低,NiAl和Ni峰则是先降低后升高。当金刚石含量为10 mass%、粒度为150～180μm时,复合材料的综合性能最佳,体积密度为3.28 g/cm³,抗压强度为92.0 MPa,维氏硬度为122.06 HV,Ni₃Al峰达到最高。     

自蔓延烧结法制备Al_4C_3涂覆金刚石复合材料

采用Ti/Al/石墨/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结技术制备铝-碳化钛基结合金刚石复合材料,制备了Al-TiC结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Al、TiC和金刚石。同时,在金刚石表面形成了致密的Al4C3涂层,当Al质量分数较高时(80%),Al4C3涂层组织细小,约为1~5μm;随着Al质量分数减少至60%,Al4C3涂层组织粒度逐渐变大,同时析出较多5~20μm的花蕾状析出物。但是当Al质量分数较少(40%)时,金刚石易发生碎裂现象。     

自蔓延高温烧结制备钛锡碳结合剂金刚石复合材料

采用自蔓延高温烧结(SHS)技术,以Ti/Sn/石墨/Diamond粉体为原料,制备了Ti2SnC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石粒径和质量分数对试样的物相组成与金刚石表面显微形貌的影响。研究结果表明:2Ti/Sn/C试样反应后生成Ti2SnC,同时生成TiC,剩余一定量Sn。添加不同粒度(M10/20、120/140、80/100和30/40)的金刚石后,Ti2SnC含量有所下降。金刚石表面会形成TiC与Sn构成的涂层。随着金刚石质量分数(120/140)的增加,样品中Ti2SnC的形成相应地受到抑制,同时金刚石与基体结合也变差,当金刚石质量分数为40%时,金刚石表面无法形成良好的涂覆。     

Fabrication of grinding tool material by the SHS of Ni-Al/diamond/dilute

A mixture of Ni-Cr-P, Cu and B powder was used as a dilute for modifying the microstructure of the reacted product and easing the fast propagating rate and the high temperature in the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of Ni-Al matrix grinding tool material. The SHS process of the Ni-Al/diamond/dilute was examined and the microstructure of the reacted product was analyzed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The grinding performance of the tool was tested in the grinding of a synthetic single crystal of sapphire. The results showed that the dilute substantially reduced the propagating rate and the combustion temperature of Ni-Al SHS. Besides the dominating intermetallics NiAl and NiAl₃, Ni₄Al₃ was also identified in the reacted Ni-Al/diamond/dilute composite owing to the Ni rich environment. In the reacted composite there was a Cr-rich zone at the boundary of the diamond grit due to the formation of Cr₃C₂ between Cr and the diamond. In the grinding a lower wear rate and a better retention ability of diamond grits could be achieved for the grinding tool material that contained finer diamond grits.     

自蔓延高温还原法制备钨粉的研究

采用SHS还原法以CaWO4,Mg粉为原料制备钨粉。研究了CaWO4-Mg合成过程中的物理化学变化,压坯压力、稀释剂和浸出对燃烧过程和产物的影响。随着压坯压力的增加,燃烧产物的空隙率和钨粉颗粒的粒度呈递减趋势。添加稀释剂（钨粉）,钨粉颗粒的粒度有所增大。通过进一步碱浸可提高钨粉的纯度。最终产物的成分光谱分析和粒度分析结果表明：可得到平均粒径为0．87μm,比表面积1．09m^2/g,纯度≥99．0％的钨粉。     

高热剂对低碳钢手工自蔓延焊接的影响

介绍了一种用于战场及野外应急抢修的新型焊接方法-手工自蔓延焊接,以低碳钢为焊接母材,对燃烧型焊条焊药中的高热剂组成、对燃烧速度及焊接质量的影响进行了探讨.结果表明,由Fe2O3 Al系铝热剂和CuO Al系铝热剂组成的高热剂,当CuO Al系含量不低于50%时,焊条燃烧产生足够的热量,实现试板的牢固连接,并达到单面焊双面成形的效果;随CuO Al系含量增加,焊条燃烧速度加快,焊缝抗拉强度降低,CuO Al系含量为50%和60%的焊条,焊条燃烧速度适中,焊接可控性好,且焊缝抗拉强度达420 MPa以上.金相分析表明,富铁第二相的析出对焊缝金属起到强化作用.     

Effects of heat treatment on characteristics of porous Ni-rich NiTi SMA prepared by SHS technique

The effects of heat treatment on the microstructure and compressive properties of porous Ni-rich NiTi shape memory alloy （SMA） fabricated by self-propagating high-temperature synthesis （SHS） were investigated. The solution treatment at 1050℃ has little effects on stable Ti2Ni second phase, however, it decreases the amount of Ni4Zi3 phase derived from the SHS process and results in the improvement of the ductility of porous NiTi SMA. The subsequent aging treatment after solution treatment could lead to the precipitation of the discrete Ni4Ti3 phase in NiTi matrix grains, which increases the brittleness of porous NiTi SMA. Porous NiTi SMA presents a composite fracture behavior consisting of a ductile fracture of NiTi matrix and a cleavage fracture of second phase particles. Many cracks existing on the interfaces indicate that the bonding of the matrix with second phase particles is weak.     

基于SHS技术制备Al-Ti-C晶粒细化剂的研究

开发了一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂的新方法--自蔓延高温合成法(SHS).分别采用直接SHS工艺和铝液中的SHS工艺制备出了所需的晶粒细化剂,结果表明:用SHS工艺直接合成的细化剂由Al和亚微米TiC粒子组成,而铝液中燃烧合成的细化剂则由Al、块状Al3Ti和粒状TiC组成.上述两种工艺制备的细化剂对工业纯铝均有良好的晶粒细化效果,但比较而言,铝液中的SHS工艺更适合细化剂的低成本制备.     

Fe基手工自蔓延焊接接头的组织和性能

针对手工自蔓延焊接接头力学性能低的问题,以CuO+Al和Fe2O3+Al等高热剂反应为放热源,通过添加铁合金材料,开发了一种新型Fe基手工自蔓延焊接材料,研究其焊缝的组织形貌及性能.结果表明,实现了手工自蔓延焊接接头的熔焊连接,焊缝成形良好;熔池凝固过程中发生Cu-Fe合金的液相分离,焊缝金属呈现出富Fe相和富Cu相明显分离的宏观偏析凝固组织,富Fe相填满焊缝间隙;接头的抗拉强度达520MPa,冲击韧度32.1 J/cm2,表面硬度可达360 HB,满足金属零部件野外应急维修需要.     

焊条成形工艺对手工自蔓延焊接的影响

系统研究了焊条成形工艺对手工自蔓延焊接燃烧过程和焊接质量的影响.结果表明,粉末粒度、装药密度和混料时间均对焊接有显著影响.粉末粒度增大,焊缝出现大量气孔,强度降低;粉末粒度减小,燃烧速度加快,焊接可控性降低;粒度在-260~+300目时,焊接效果最佳.焊条燃烧速度随装药密度呈先增后减并逐渐趋于平稳的变化趋势,当药粉密度ρ2.7 g/cm3时,焊条燃烧平稳,焊接可控性好.混料时间增长,燃烧合成反应加剧,燃烧速度加快,焊接飞溅增大;混料时间不足,粉末混合不均,焊接热量不足,制作燃烧型焊条以30 min混料时间为宜.焊条直径对于燃烧影响较小,宜根据焊件厚度选择合适的焊条直径.     

手工自蔓延焊接立焊工艺可行性分析

手工自蔓延焊接技术因在野战应急抢修方面的独特优越性而受到广泛关注.简述了手工自蔓延焊接技术的机理和研究现状及其所具有的军事和民用价值,讨论了当前手工自蔓延焊接的立焊工艺所存在的主要问题,并针对所存在的问题对普通自蔓延燃烧型焊条应用于立焊的可行性从强迫成形、自由成形、焊条结构梯度化、活性剂焊接及焊接操作工艺等方面进行了理...     

TiB2金属陶瓷与TiAl的自蔓延高温合成连接

自蔓延高温合成(SHS)技术是一项近年来迅速兴起并广泛应用于多种领域的新技术，文中采用SHS技术对TiB2金属陶瓷与TiAl进行了连接试验并对SHS连接接头的界面结构进行了分析。试验表明，采用SHS方法连接TiB2金属陶瓷与TiAl时界面结构复杂，在TiAl侧界面处出现了TiAl3反应层，在中间层中出现了Ti-Al系产物的环状结构；在TiB2金属陶瓷侧界面处发现了贫Cu层的存在。