Al-Ti-TiO2体系燃烧合成及其反应过程研究

利用Al-Ti-TiO2体系放热反应，采用自蔓延高温合成工艺，原位合成了TiAl基体和Al2O3颗粒，成功制备出TiAl/Al2O3复合材料。结合差热分析，通过对不同温度下反应产物相组成分析，对Al-Ti-TiO2体系燃烧反应过程进行了初步研究。结果表明，铝热还原反应是一个分步过程，先期发生的Al-Ti,Ti-TiO2反应降低了Al-TiO2还原反应的起始温度。     

B2O3-Al-C 体系自蔓延燃烧模式的研究

研究了B₂O₃-Al-C 体系的燃烧规律, 利用波速方程确定了B₂O₃-Al-C 体系的反应激活能, 并由此建立了该体系燃烧模式转化的SHS 图。试验中还发现, 体系中出现的不稳定燃烧实际为螺旋燃烧模式。由此, 通过计算机数值模拟不同参数下出现的典型螺旋燃烧的温度场, 并结合实验结果对螺旋燃烧进行了解释。      

Al-Ti-TiO2体系自蔓延高温合成及机理

采用自蔓延高温合成技术制备了TiAl/Al2O3复合材料,研究了原料配比对合成过程及产物特征的影响,结果表明,随着Al2O3含量的增加,燃烧温度和燃烧速度均增大,材料的致密度得到改善。Al2O3颗粒尺寸小于1μm,分布于基体交界处,有一定程度的团聚。通过差热分析研究了Al-Ti-TiO2体系反应过程,发现Al-TiO2还原较晚开始,但由于激活能低而速度较快,因此较早完成,TiAl3最早生成,但只作为中间产物存在,随后向TiAl和TiAl3相转变的过程为控制环节,其激活能也体现为总反应的激活能。     

TiC-Al2O3-Fe复合材料的微观组织研究

对ＳＨＳ／ＰＨＩＰ技术制备出的ＴiC-Al2O3-Fe复合材料的微观组织结构进行了分析和研究。结果表明,随着Ｆe含量的增加,ＴiC颗粒尺寸减小,Ａl2O3的分布趋于均匀,在ＴiC晶粒中发现少量颗粒相,在Ｆe粘结相中发现具有ε-AlFe3C0．69型结构的胞状相;ＴiC晶粒中存在大量位错。     

原料组份、粒度对Ti-C-Fe体系自蔓延高温合成的影响

本文探讨了Fe含量、碳源及Ti、C颗粒大小对Ti－C－Fe体系自蔓延高温合成过程及产物结构特征的影响．结果表明：Fe含量增高,燃烧温度降低,产物颗粒变细,而燃烧波速度在10wt％Fe时出现极大值,反映了Fe液相的作用．石墨作碳源燃烧合成的TiC更接近于化学计量的TiC,且TiC颗粒较粗,燃烧温度、燃烧波速度均较高,反映了碳源结构差异对燃烧合成的影响．Ti、C颗粒越细,越有利燃烧反应合成．随着Fe含量增高,Ti－C－Fe体系燃烧方式由稳态变为振荡式及螺旋式燃烧．Fe含量＞60wt％;反应则不能自持．     

TiO2-SiO2系统凝胶玻璃薄膜折射率的研究

应用光度法研究了溶胶－凝胶系统组成、热处理温度对iO2-SiO2系统凝胶玻璃薄膜折射率的影响规律。随薄膜中TiO2含量的增加以及热处理温度的升高，薄膜的折射率逐渐增大。通过调整TiO2-SiO2系统的组成及适当的热处理温度，可实现TiO2-SiO2系统薄膜折射率在1．5－2．4之间的连续变化。     

Dy-O-Ca-Fe体系的热力学研究

计算了用Ｃａ还原Ｄｙ２Ｏ３生成纯金属Ｄｙ和Ｄｙ与Ｆｅ反应生成ＤｙＦｅ２合金时,标准自由能和自由能的变化以及反应平衡时的钙分压,在１０７３、１１２３、１２２３以及１３２３Ｋ的温度下制得了ＤｙＦｅ２合金,用ＸＲＤ和ＥＤＸ鉴定了反应产物的物相。     

Cr对Fe-Al/Al2O3复合材料韧性的影响

用多元机械合金化和热压烧结的方法制备添加Cr的Fe-Al/Al2o3复合材料,经力学性能测试及X射线衍射、能谱和透射电镜分析表明,含有适量Cr的Fe-Al/Al2O3复合材料断裂韧性大大提高,最高可达15.00MPa@m1/2以上.并且在复合材料中形成了棒晶和"N”型结构,进-步提高了复合材料的韧性.     

稀释剂Al2O3对NiO／Al体系燃烧速度的影响及其表观反应激活能计算

研究了Al2O3稀释剂添加量对NiO／Al体系燃烧速度及体系产物形貌的影响,结合绝热温度的计算结果,基于Merzhanov等提出的燃烧波速公式,根据体系In（v／Tnd）-1／Ld的Arrhenius图,测定了添加Al2O3后NiO／Al体系的反应激活能。研究结果表明：对于NiO／Al体系,在一定范围内（0～5％,25...     

燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理研究

利用淬火实验并结合XRD、SEM研究了燃烧合成TiAlC2粉体的机理。实验结果表明，燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理是溶解再析出机制。即先生成的TiC晶核得新溶解到Ti-Al熔体中，同时三元碳化物开始析出并发育成层状结构。反应可以分为三个阶段：A.预热阶段；B.初始反应阶段；C.溶解析出阶段。     

Al-TiO2-C-Ti-Fe体系反应过程研究

采用ＤＳＣ和ＸＲＤ对不同Ｆｅ含量Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的燃烧反应过程进行了研究。结果表明,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的反应是分步进行的。在高温区以金属间化合物的分解及Ｔｉ、Ｃ反应为主;在低温区则随着Ｆｅ含量的不同存在不同的反应：Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ以Ａｌ、Ｔｉ的反应为主,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－２０ｗｔ％Ｆｅ以Ａｌ、Ｔｉ及Ａｌ、Ｆｅ反应为主,同时还存在Ａｌ、ＴｉＯ２及Ｆｅ、Ｔｉ反应,而Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－５０ｗｔ％Ｆｅ则以Ｆｅ、Ａｌ和Ｆｅ、Ｔｉ反应为主。     

高压气-固燃烧合成h-BN-SiO2和h-BN陶瓷材料的研究

采用高压气-固燃烧合成法制备了密度为1.79g/cm^3的h-BN-SiO2陶瓷和密度为1.7g/cm^3的h-BN陶瓷,抗弯强度分别为76MPa的42.8MPa,硬度分别为212(HV）和108（HV）。分析了氮气压力和初始孔隙率对反应物燃烧和产物的影响,结果发现适当的初始孔隙率和氮气压力条件下对于（h-BN-SiO2;48%≤ρ≤52%,75MPa≤P≤85MPa;对于h-BN;48%≤ρ≤52%,95MPa≤P≤100MPa）可以得到无裂纹的产物。产物中的片状h-BN颗粒为各向同性,高的氮气压力导致h-BN颗粒尺寸增大,同时发现h-BN-SiO2产物中SiO2以玻璃相的形式存在于晶相B7O的边缘,B7O的产生与原料SiO2及其氧化物杂质有关。     

燃烧合成动力学参数的研究进展

系统地总结了燃烧合成反应动力学参数研究的最新进展、各种相关的唯象模型以及具体的实验方法,归纳了采用各种研究方法得出的表现激活能,并对燃烧合成动力学参数研究的模型进行了评述。     

Volume Combustion Modes in Heterogeneous Reaction Systems

Volume combustion synthesis in metal–metal systems (i.e., Ni-Al and Cu-Al) was investigated. Both thermocouple and infrared imaging techniques were used to study the temperature–time history of the process. It was found that in both systems, volume combustion starts at a temperature near the melting point of aluminum. For the Cu-Al mixture, the reaction essentially occurs uniformly along the sample body; whereas, for Ni-Al, propagation of a rapid reaction wave is typically observed. The characteristic temperature gradient of this wave is more than an order of magnitude lower and the velocity of propagation is even higher, as compared with a conventional combustion wave. An explanation of the observed results based on a new class of wave, the so-called virtual combustion wave, is given.     

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。     

气相燃烧合成二氧化钛纳米颗粒

建立了CO气相燃烧合成纳米颗粒材料技术 ,利用TiCl4 气相氧化合成粒度小于 10 0nm纯金红石或锐钛和金红石混合相的TiO2 颗粒。混合温度升高、TiCl4 进料量减小、停留时间缩短时 ,二氧化钛颗粒粒度减小。随混合温度升高、TiCl4 进料增大以及停留时间延长 ,TiO2 颗粒中金红石含量增大。在反应物中加入AlCl3 作为晶型调节剂时 ,金红石含量增大。     

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.     

(Ti-2B-60wt%Cu)/(3Ti-2BN-x·Cu)层状材料燃烧合成研究

研究了当燃烧波蔓延通过（Ｔｉ－２Ｂ－６０ｗｔ％Ｃｕ）／（３Ｔｉ－２ＢＮ－ｘ·Ｃｕ）（ｘ＝０、１０、２０、 ４０ｗｔ％）两层混合粉料时,稀释剂Ｃｕ含量和生坯压制压力ｐ的变化对燃烧波形态和传播速度的 影响．经实验测定,当ｐ＝６０ＭＰａ时;燃烧波在（３Ｔｉ－２ＢＮ）、（３Ｔｉ－２ＢＮ－１０ｗｔ％Ｃｕ）、（３Ｔｉ－２ＢＮ－ ２０ｗｔ％Ｃｕ）、（Ｔｉ－２Ｂ－６０ｗｔ％Ｃｕ）单层混合物中的传播速度分别为４．９６ｍｍ／ｓ、４．４３ｍｍ／ｓ、 ２．１７ｍｍ／ｓ、 １８．５２ｍｍ／ｓ,燃烧波不能蔓延通过（３Ｔｉ－２ＢＮ－４０ｗｔ％Ｃｕ）单层混合物。对于（Ｔｉ－ ２Ｂ－６０ｗｔ％Ｃｕ）／（３Ｔｉ－２ＢＮ－ｘ·Ｃｕ）层状混合物,从一端点火以后,燃烧波形态随（３Ｔｉ－２ＢＮ－ｘ·Ｃｕ） 层金属含量的增加由弯向（３Ｔｉ－２ＢＮ－Ｕ·Ｃｕ）层的弧形改变为切向该层的楔形．此外,还研究了 生坯压制压力ｐ＝１２、 ２４、 ８４、 １０８ＭＰａ时,不同生坯密度对燃烧波形态和传播速度的影响 规律．     

Al-TiO2体系SHS过程中反应特征的研究

采用DSC和激冷实验对Al-TiO2的SHS反应过程进行了详细的研究，结果表明，Al还原TiO2的过程为：液态Al在TiO2颗粒表面铺展并与Al反应，从而在TiO2颗粒周围形成中间产物层TiO2-x，此后还原过程不断通过氧在中间产物层TiO2-x中的扩散而进行。     

超重力熔铸Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃的晶化行为研究

研究了以超重力熔铸方法制备的Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃的晶化行为, 并结合相图分析了热处理条件对晶化过程的影响规律。实验结果表明, Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃的晶化行为与热处理温度和SiO₂含量密切相关。当热处理温度为1050℃时, 晶化后样品的相组成沿超重力场方向呈现出梯度分布, 自上而下分别为Al₆Si₂O₁₃玻璃陶瓷、纯玻璃相、χ-Al₂O₃玻璃陶瓷。当退火温度为1100℃时, 析出晶相主要为Y₃Al₅O₁₂及Y₂Si₂O₇; 退火温度为1200℃时主要析出Y₃Al₅O₁₂。因此, 以超重力熔铸法制备YAS玻璃结合后续热处理的工艺, 提供了一种快速制备YAS基微晶玻璃的新方法。