钒钛磁铁矿碳热合成铁基复合材料的热力学分析

运用HSC软件对钒钛磁铁矿粉和还原剂构成的多元、多相复杂反应体系进行碳热还原反应的热力学计算及平衡相分析。热力学计算结果表明,铁氧化物碳热还原高温下的最终稳定相为Fe,在温度大于1 600 K下钛氧化物碳热还原生成TiC的反应吉布斯自由能最低,而在600～1 600 K,V2O5的碳热还原过程中生成VO2的反应吉布斯自由能最低,在高于1 348 K的温度下体系中才能得到VC,提高温度会促进VC的生成。平衡相组分计算结果表明,真空度为2 Pa时Fe、TiC、VC分别在400～1 300℃、900～1 300℃和800～1 300℃可以稳定存在。     

两种电场快速烧结方法制备W-Cu合金的对比研究 “研究生论坛”稿件，投稿栏目为“研究生论坛”

为了解决传统烧结方法制备W-Cu合金存在的烧结温度高、烧结时间长、晶粒长大严重等缺点,利用电场对材料烧结的促进作用,本文采用放电等离子烧结（SPS）和大电流电阻烧结两种电场快速烧结方法制备W-Cu合金。借助阿基米德排水法测量密度和金相显微镜、扫描电镜等分析测试方法,对两种电场快速烧结方法在不同烧结温度条件下（800℃、900℃、1000℃）制备的W-20wt%Cu合金的致密化程度及显微组织结构进行了对比研究。通过对两种烧结方法中电场密度的计算和烧结体显微组织结构中铜池的出现,结果表明：在本实验条件下,相比放电等离子烧结法,采用大电流电阻烧结法在加热过程中更容易产生场致发射效应,这有利于W-Cu合金组织的均匀分布,促进烧结致密化。大电流电阻烧结体的相对密度和显微组织结构均优于放电等离子烧结体;采用放电等离子烧结,烧结温度从800℃提高到900℃时,烧结体的相对密度增大,合金内部孔洞和晶粒的大小、分布更加均匀,但当烧结温度达到1000℃时,烧结体的相对密度增幅不大,烧结体孔洞集中,且晶粒团聚;而在大电流电阻烧结时,随着烧结温度升高,烧结体的相对密度增大,显微组织结构的均匀性也得到提高。     

钛合金的应用和应力腐蚀

本文概述了钛合金的性能特点和在工业中的应用 ;综述了钛合金产生应力腐蚀的条件和机制 ,并提出了相应的对策。     

电场诱导W-C-Co体系燃烧合成数学模型及机理研究

基于电场辅助分析法是对体系施加外加电场,通过对电场的控制来控制合成过程的一种方法。本文在前期实验结果的基础上,基于能量守恒定律,建立数学模型,得出W-C-Co体系燃烧合成时转化率随反应时间转变关系曲线,发现电场作用下W-C-Co体系燃烧合成符合金斯特林格扩散模型,得出了W-C-Co体系燃烧合成反应机理。     

电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成的影响

采用Gleeble-15001)热模拟机，对电场作用下Fe含量对Fe-Ti-C体系低温燃烧合成过程和产物显微结构特征的影响进行了研究。结果表明：在电场和大热流密度作用下，体系的点火温度可以大幅降低；Fe含量越高，其对体系低温燃烧合成过程的影响越大。随Fe含量增加，体系点火温度升高，点火延迟时间缩短，所达到的最高温度也升高；与高温燃烧合成类似，低温燃烧合成的产物由TiC，Fe，少量Fe2Ti组成；当Fe含量为45％时(质量百分数，下同)，产物中的TiC量最多，且颗粒细小。     

Combustion Synthesis of Fe-Cu-TiC Composites under Electric Field

以配料比为15%(Ti+C)-65%Fe-20%Cu (质量分数)（Ti:C化学计量比为1:1）的Fe-Cu-Ti-C体系为研究对象,研究该体系在不同温度下的燃烧合成过程。Fe-Cu-TiC复合材料在759 ℃的点火温度下完成电场辅助燃烧合成,该电场辅助由Gleeble-3500D热模拟机提供。Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的四步模型被提出,描述了Fe-Cu-TiC复合材料的在电场作用下的燃烧合成过程。它包括 (I) 预热阶段、(II)固相扩散阶段、(III) 燃烧合成阶段、(IV) 后续阶段。从阶段I到阶段II,反应物原子的固相扩散随着温度的增加而增加。从阶段II到阶段III,C原子扩散到Ti原子,直至紧密的与其接触。在III的初始阶段,Ti开始和C在界面处发生反应：Ti(s) + C(s) =TiC(s),并且Ti粒子周围形成一层很薄的固相产物TiC层。在III的后续阶段,C原子穿过固相产物TiC层,扩散到Ti粒子中,继续发生化学反应,直到TiC粒子析出。在第IV阶段,TiC颗粒逐渐的形核和长大,在SEM中可以看出TiC是球形颗粒。     

球磨时间对电场原位合成Fe-Cu-TiC复合材料的影响

用球磨机将配料比为15wt％(Ti+ C)-65wt％Fe-20wt％Cu(Ti∶C化学计量比为1∶1)的粉末球磨不同时间后,压制得到圆柱压坯,采用Gleeble-3500D热模拟机,在电场作用下原位合成Fe-Cu-TiC复合材料.研究不同球磨时间(0～6 h)对电场原位合成Fe-Cu-TiC复合材料组织性能的影响.结果表明:粉末球磨后,电场原位合成产物主要由Fe、Cu和TiC组成;球磨过程有助于电场原位合成反应中TiC的合成.随着球磨时间的延长,粉末颗粒逐渐细化,电场原位合成产物TiC晶粒逐渐细化,Fe-Cu-TiC复合材料的相对密度和硬度先增加后减小,耐磨性有所提高;原始粉末球磨4h制备的该复合材料有较高的相对密度、显微硬度及低的磨损率.     

用铸造法制备铁基表面复合材料时温度场的测试研究

对铸件本体和复合材料层进行了温度场的测试及研究，从测试所得的数据作出了复合层内部温度随时间的变化曲线。试验结果表明，采用铸造法制备铁基表面复合材料时，复合层的烧结以及层内化学反应的发生是金属液温度下降所释放热作用的结果；同时，复合层烧结后得到的组织在很大程度上受到工艺因素的影响，如浇注温度、冷却速度等。     

浇注条件下Fe-Ti-C系粉末压坯一维传热模型的研究

在浇注条件下,制备TiC/Fe复合材料,并对Fe-Ti-C系粉末压坯的轴向一维温度场进行测试,分析其传热规律,建立传热模型,得到模拟的温度场曲线.通过和实际浇注条件下得到的温度场曲线进行对比,此模型能模拟出其升降温趋势.通过测定浇注过程中铁液的温度场,分析粉末压坯的传热规律,推断其内部的物理化学变化,达到控制过程和提高生产率的目的.