Al-TiO2系的機(jī)械力化學(xué)和固相反應(yīng)動力學(xué).pdf

1、利用Ti-Al、Ni-Al、Fe-Al和Nb-Al系的多種鋁化物和MoSi2等硅化物作為氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等陶瓷的粘結(jié)相，國內(nèi)外的研究學(xué)者進(jìn)行了卓有成效的工作。Al2O3陶瓷基體耐磨、抗腐蝕并具有高的高溫強(qiáng)度，而Ti-Al金屬間化合物通過裂紋橋連作用改善其韌性，使得Ti-Al/Al2O3金屬陶瓷既保持有陶瓷的高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學(xué)穩(wěn)定性等特性，又有較好的金屬韌性和可塑性，充分發(fā)揮組分各自的優(yōu)點(diǎn)而具有優(yōu)異

2、的力學(xué)性能，是一類非常重要的工具材料和結(jié)構(gòu)材料。本文主要對Al-TiO2合成Ti-Al/Al2O3金屬陶瓷的機(jī)械力化學(xué)和固相反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并對該體系的熱力學(xué)進(jìn)行了分析。 反應(yīng)熱力學(xué)的計算有利于解釋反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)產(chǎn)物的相組成以及工藝參數(shù)的確定，不僅可以為實驗研究提供有效的理論指導(dǎo)，同時也可以減少實驗的盲目性。本文對Al和TiO2原位反應(yīng)制備TiAl/Al2O3金屬陶瓷進(jìn)行熱力學(xué)分析。結(jié)果表明：該原位反應(yīng)主要是按3Ti

3、O2+7Al→3TiAl+2Al2O3進(jìn)行的，△H=-734.69(kJ·mol-1)，△rGΦm=-766.84(kJ·mol-1)，該反應(yīng)在熱力學(xué)上是可行的。 本文研究了Al-TiO2體系的機(jī)械力化學(xué)機(jī)理。分別在空氣氣氛和在氬氣氣氛兩種情況下在行星式球磨機(jī)上對Al-TiO2體系進(jìn)行了高能球磨。通過對球磨后Al-TiO2混合粉末的XRD分析，發(fā)現(xiàn)：Al-TiO2體系的機(jī)械力化學(xué)可以使Al-TiO2體系的粉末變得非常細(xì)小。利用S

4、EM和能譜分析，研究了其微觀形貌的變化，并對球磨粉末的晶粒細(xì)化機(jī)理進(jìn)行了一定的研究。 利用鋁和二氧化鈦反應(yīng)，可生成穩(wěn)定的氧化鋁和相應(yīng)的鈦鋁金屬間化合物。由于該體系涉及固相反應(yīng)，在反應(yīng)物和生成物之間存在許多中間過程，其反應(yīng)過程非常復(fù)雜。為了探明Al-TiO2體系的反應(yīng)特性，優(yōu)化制備工藝，控制材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，作者通過該體系不同升溫速率的非等溫DSC研究，進(jìn)行了反應(yīng)動力學(xué)研究。結(jié)果表明：3TiO2+7Al→3TiAl+2Al2O3