Ti-B4C-xCu体系自蔓延高温合成过程及机理

对自蔓延高温合成法制备Ti-B4C-xCu体系复合材料的燃烧反应过程及结构、形成机理进行了探讨,结果表明,随着Cu含量的增加,体系反应温度和速度降低,材料颗粒尺寸变小;燃烧波淬熄法实验表明,整个合成过程经历了金属的熔融、Ti向B4C中的扩散、大团聚的形成、小的TiC和TiB2颗粒的长大等阶段;同时由于各阶段反应温度不同,体系经历了Ti-Cu及Ti-B等中间产物阶段,但最终产物只有TiC,TiB2和Cu三相.     

工艺参数对电场诱导Fe-Ti-C系燃烧合成的影响

采用Gleeble热模拟机,利用电场诱导Fe-Ti-C系燃烧合成,针对保温过程和压力对体系燃烧合成的影响进行了探讨。对体系燃烧合成过程的温度场和合成产物进行了分析,结果表明：电场作用可降低体系的点火温度,200℃保温压坯的点火温度及所达到的最高温度都比相对应的未保温压坯的高,未保温压坯的合成产物由TiC,Fe和Fe2Ti组成,而保温压坯的合成产物主要由TiC和Fe组成,经过200℃保温的合成产物中TiC颗粒比未保温的要小一些。在加热过程中对压坯施加一较小的压力不仅可以降低点火温度,还能获得细小的TiC颗粒,但压力对合成产物的组成影响不大,都由Fe,TiC和少量Fe2Ti组成。     

添加TiC和Ti3AlC2对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

Ti、Al、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8(摩尔比)体系的燃烧合成实验结果表明,当在体系中未加入TiC时,得到的主要是TiC,但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2,且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加,随燃烧反应体系温度的降低而增加;加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质.     

添加TiC和Ti3AlC2对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

Ti、Al、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8（摩尔比）体系的燃烧合成实验结果表明，当在体系中未加入TiC时，得到的主要是TiC，但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2，且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加，随燃烧反应体系温度的降低而增加；加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质。     

Ti-C-Fe 体系自蔓延高温合成的反应 动力学过程和结构形成过程

采用燃烧波峰铜楔块淬熄法和热分析法, 研究Ti-C-Fe 体系自蔓延高温合成的反应动力 学过程和结构形成过程。在该体系SHS 过程中, 首先形成Fe、Ti 低共熔体, C 在高温下溶解于熔体 之中, 进而形成富Ti 的TiC_x。在主波峰后C 继续通过扩散与TiC_x 反应形成接近化学计量比的 TiC。熔融金属的流动导致大团聚体形成, 在团聚体内反应形成小颗粒TiC, 在燃烧波过后的持续 高温阶段, TiC 粒子继续长大。     

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。     

TiC／Fe体系自蔓延高温合成过程中金属相Fe的作用

本文探讨了金属相Ｆｅ的含量变化对ＴｉＣ／Ｆｅ体系自蔓高温合成的影响，随着Ｆｅ含量的增高，燃烧温度降低，在Ｆｅ为３０～３５ｗｔ％时出现一个温度平台，对应着Ｆｅ的熔融，燃烧波速度Ｆｅ为１０ｗｔ％时出现极大值，反映ＳＨＳ过程中Ｆｅ液相的作用，Ｆｅ含量增高，体系的燃烧模式由稳态燃烧转变为振荡式和螺旋式燃烧，当Ｆｅ〉６０ｗｔ％时，体系燃烧反应则不能自持，合成产物中ＴｉＣ粒度随着Ｆｅ含量增高而变细，反映了燃烧     

TiC/Fe体系自蔓延高温合成过程中金属相Fe的作用

本文探讨了金属相Ｆｅ的含量变化对ＴｉＣ／Ｆｅ体系自蔓延高温合成的影响。随着Ｆｅ含量的增高，燃烧温度降低，在Ｆｅ为３０～３５ｗｔ％时出现一个温度平台，对应着Ｆｅ的熔融。燃烧波速度在Ｆｅ为１０ｗｔ％时出现极大值，反映ＳＨＳ过程中Ｆｅ液相的作用。Ｆｅ含量增高，体系的燃烧模式由稳态燃烧转变为振荡式和螺旋式燃烧，当Ｆｅ＞６０ｗｔ％时，体系燃烧反应则不能自持。合成产物中ＴｉＣ粒度随着Ｆｅ含量增高而变细，反映了燃烧温度和铁液相对ＴｉＣ粒子生长的联合作用。     

自蔓延高温合成Al2O3-TiC/Fe-Al复合材料的研究

以天然钛铁矿为主要原料,采用SHS技术,通过铝热、碳热还原法合成了Al2O3-TiC/Fe-Al 金属间化合物/陶瓷基复合材料.研究了SHS合成过程中制坯压力、预热时间、稀释剂和碳源对SHS合成过程的影响.研究结果表明:制坯压力在40MPa时,燃烧温度与燃烧波速率出现最大值;随着预热时间的延长,燃烧温度和燃烧波速率都增加,产物中TiC和Al2O3晶体的晶格间距增大,合成更为完全,产物中只包含有TiC相、Al2O3相、Fe-Al相和α-Fe固溶相;稀释剂会降低燃烧温度和燃烧波速率,同时使产物的密度降低,且不利于合成产物的形成;与炭黑相比用石墨做碳源时,燃烧温度、燃烧波速率以及产物的密度都高,反映了碳源结构差异对燃烧合成的影响.     

Al—Ti—C—Cu系粉末激光烧结体微观结构和致密性研究

采用激光高温烧结合成的方法研究了Al-Ti—C—Cu体系粉末合成产物的微观结构和致密性变化特征．结果表明,在反应过程中,首先发生的是Al的熔化,然后Cu和Al反应生成了AlzCu相,最后TiC相从饱和的固溶体中析出;而且,随着cu含量的增加,系统的燃烧温度下降,并且产品的孔隙率降低,TiC颗粒的尺寸减小．     

Ti-C-xFe体系自蔓延高温合成及机理

采用自蔓延高温合成新技术合成ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料,研究了原料组份、粒度对合成过程及产物特征的影响。探讨了燃烧反应及结构形成机理。结果表明,随Ｆｅ含量的增大,燃烧合成温度降低,合成ＴｉＣ粒度变细,燃烧波速度在Ｆｅ含量为１０％（质量分数）时出现极大值。与碳黑作碳源对比,细粒石墨在反应合成过程中表现出更大的活性。用铜楔块燃烧波淬息法研究了合成过程。整个合成过程经历了金属的熔融、碳向熔融体中的溶解扩散、大团聚的形成、小的ＴｉＣｘ颗粒生长及ＴｉＣ长大等阶段。     

Effects of particle size of reactant on characteristics of combustion synthesis of TiC-Fe cermet

Four Ti-C-Fe powder mixtures, with a same molar ratio but a different particle size, were used for a combustion synthesis of TiC-Fe cermet to investigate effects of the particle size on the characteristics of the combustion synthesis. The results showed that the mixture with the finer Ti powder gave out a higher combustion temperature, a higher reaction velocity, a higher product density, a layer-shaped pore, and a greater size of TiC particles whether the Fe powder was finer or coarser. While in the case of the coarser Ti powder used, a small amount of residual phase remained in the product, and what is more interesting that the mixture with the finer Fe powder gave out a lower reaction velocity than that by the mixture with the coarser Fe powder. These effects were successfully explained with the previously proposed mechanisms of the combustion synthesis of TiC-Fe, and the mechanisms were proved to be valid thereby.     

Ti-C-Fe体系自蔓延高温合成的反应动力学过程和结构形成过程

采用燃烧波峰铜楔块淬熄法和热分析法,研究Ｔｉ－Ｃ－Ｆｅ体系自蔓延高温合成的反应动力学过程的结构形成过程,在该体系ＳＨＳ过程中,首先形成Ｆｅ,Ｔｉ低共熔体,Ｃ在高温下溶解于熔体之中,进而形成富ＴｉＣｘ。在主波峰后Ｃ继续通过扩散与Ｔｉｃｘ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ。熔融金属的流动导致大团聚体形成,在团聚体内反应形成小颗粒ＴｉＣ在燃烧波过后的持续高温阶段,ＴｉＣ粒子继续长大。     

SHS/PHIP制备TiC-Fe金属陶瓷的微观组织研究

对SHS/PHIP技术制备出的TiC-Fe金属陶瓷的微观组织结构进行了分析和研究。结果表明,TiC与Fe之间有一扩散层,随着Fe含量的增加,扩散层厚度和颗粒尺寸减小,且反应趋于不完全,TF40金属陶瓷中发现以石墨为主的板条状组织。在Fe粘结相中发现少量析出相Fe₂Ti;TiC晶粒中存在大量位错。      

Reaction synthesis of TiC–TiB<Subscript>2</Subscript>/Al composites from an Al–Ti–B<Subscript>4</Subscript>C system

The TiC–TiB₂/Al composites were fabricated by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) from Al–Ti–B₄C compacts. The addition of Al to the Ti–B₄C reactants facilitates the ignition occurrence, lowers the reaction exothermicity, and modifies the resultant microstructure. The maximum combustion temperature and combustion wave velocity decrease with the increase in the Al amount. The B₄C particle size exerts a significant effect on the combustion wave velocity and the extent of the reaction, while that of Ti has only a limited influence. The reaction products are primarily dependent on the B₄C particle size and the Al content in the reactants. Desired products consisting of only the TiC, TiB₂, and Al phases could be obtained by a cooperative control of the B₄C particle size and the Al content.     

Al-TiO2-C-Ti-Fe体系的燃烧模式研究

采用与计算机相连的快速图像采集系统对Al-TiO2-C-Ti-Fe体系的燃烧模式进行研究。结果表明，燃烧波蔓延模式随着Fe含量的增中即绝热温度的降低，由稳定的平面燃烧逐渐转化为非稳定的多点波动燃烧，然而随着Fe含量进一步增加，燃烧模式又转化为稳定的平面燃烧。     

In-situ synthesis of TiC/Fe alloy composites with high strength and hardness by reactive sintering

Fe alloy composites reinforced with in-situ titanium carbide(Ti C) particles were fabricated by reactive sintering using different reactant C/Ti ratios of 0.8,0.9,1 and 1.1 to investigate the microstructure and mechanical properties of in-situ Ti C/Fe alloy composites.The microstructure showed that the in-situ synthesized Ti C particles were spherical with a size of 1–3 μm,irrespective of C/Ti ratio.The stoichiometry of in-situ Ti C increased from 0.85 to 0.88 with increasing C/Ti ratio from 0.8 to 0.9,but remained almost unchanged for C/Ti ratios between 0.9 and 1.1 due to the same driving force for carbon diffusion in Ti Cxat the common sintering temperature.The in-situ Ti C/Fe alloy composite with C/Ti = 0.9 showed improved mechanical properties compared with other C/Ti ratios because the presence of excess carbon(C/Ti = 1 and 1.1) resulted in unreacted carbon within the Fe alloy matrix,while insufficient carbon(C/Ti = 0.8)caused the depletion of carbon from the Fe alloy matrix,leading to a significant decrease in hardness.This study presents that the maximized hardness and superior strength of in-situ Ti C/Fe alloy composites can be achieved by microstructure control and stoichiometric analysis of the in-situ synthesized Ti C particles,while maintaining the ductility of the composites,compared to those of the unreinforced Fe alloy.Therefore,we anticipate that the in-situ synthesized Ti C/Fe alloy composites with enhanced mechanical properties have great potential in cutting tool,mold and roller material applications.     

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％．