(Al-)Ti-C-Cu系原位反應(yīng)合成銅基復(fù)合材料的反應(yīng)機(jī)理及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用放熱彌散法(XD)，以Al-Ti-C-Cu、Ti-C-Cu體系為原料，通過(guò)原位反應(yīng)法制備了銅基復(fù)合材料。本文分別對(duì)Al-Ti-C-Cu、Ti-C-Cu體系進(jìn)行反應(yīng)熱力學(xué)研究，真空加熱兩種體系、四種組分，采用SEM觀察材料微觀形貌，運(yùn)用EDS檢測(cè)不同產(chǎn)物的組成元素，通過(guò)XRD鑒定物相組成。針對(duì)Al-Cu、 Ti、Ti-C、Al、Al-Ti分反應(yīng)體系進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合DSC曲線，分析Al-Ti-C-Cu、 Ti-C-Cu體系反應(yīng)過(guò)程，建

2、立反應(yīng)模型，研究反應(yīng)機(jī)理。
　　熱力學(xué)分析顯示:體系按熱力學(xué)方向進(jìn)行，均產(chǎn)生TiC增強(qiáng)相，生成銅基復(fù)合材料。反應(yīng)機(jī)理研究表明:在Al-Ti-C-Cu體系研究過(guò)程中，20％增強(qiáng)體體系的DSC曲線在升溫時(shí)出現(xiàn)了三個(gè)放熱峰，對(duì)應(yīng)于三個(gè)階段，它們分別是:(1)Cu和Al固溶體先后經(jīng)過(guò)G.P.(Ⅰ)區(qū)、G.P.(Ⅱ)區(qū)轉(zhuǎn)變，形成CuAl2的θ"不穩(wěn)定相;(2)θ"不穩(wěn)定相經(jīng)過(guò)θ'相轉(zhuǎn)變，形成θ穩(wěn)定相;Al和Ti反應(yīng)生成少量Al3Ti;(3)

3、 Ti和C生成TiC; Al和Ti反應(yīng)生成大量Al3Ti。它們的反應(yīng)式分別為:(1)Cu+Al→G.P.(Ⅰ)→G.P.(Ⅱ)→CuAl2(θ");(2)CuAl2(θ")→CuAl2(θ')→CuAl2(θ)、Al+Ti→Al3Ti;(3)Ti+C→TiC、Al+Ti→Al3Ti。其三個(gè)階段的表觀活化能分別為345.00kJ·mol-1，175.58kJ·mol-1和1893.37kJ· mol-1。30％增強(qiáng)體體系反應(yīng)過(guò)程與20％體

4、系相同，第一階段、第二階段反應(yīng)活化能有所提高，分別為935.75kJ·mol-1，783.07kJ·mol-1，第三階段反應(yīng)活化能有所降低，為1581.58kJ·mol-1。在Ti-C-Cu體系研究過(guò)程中，體系的DSC曲線在升溫時(shí)只出現(xiàn)了一個(gè)明顯的放熱峰，為T(mén)iC生成反應(yīng)，20％增強(qiáng)體體系的表觀活化能為2642.62kJ·mol-1，30％增強(qiáng)體體系活化能有所降低，為1943.55k·mol-1。
　　力學(xué)性能研究表明:相同條件下