自蔓延高溫合成NiAl-TiC復合材料.pdf

1、本文采用自蔓延高溫合成工藝，利用Ni—Al—Ti—C體系的放熱反應，成功制備了NiAl—TiC顆粒增強原位自生復合材料，并且對Ni—Al—Ti—C體系反應熱力學和動力學、SHS工藝、組織等三個方面進行了較為系統(tǒng)的研究。 根據(jù)熱力學第一定律，對Ni—Al—Ti—C體系反應生成的NiAl和TiC的焓變、自由能及絕熱溫度進行了理論計算和分析。熱力學計算結果表明：反應中首先生成NiAl金屬間化合物，然后生成TiC，最終產物只有NiAl和

2、TiC。通XRD分析對計算結果進行了實驗驗證，實驗結果與理論分析吻合較好。 基于動力學理論，對產物進行XRD和SEM的分析以及結合差熱分析，研究了Ni—Al—Ti—C體系燃燒反應的微觀過程，發(fā)現(xiàn)該反應過程遵循熱力學上的最佳路徑，即隨著燃燒波的蔓延，Ni和Al反應首先生成NiAl金屬間化合物，隨著反應溫度的升高，使得Ti和C反應生成TiC陶瓷顆粒。在Ni—Al—Ti—C體系中高溫NiAl液相的獲得有助于增大反應面積，促進質量和能量

3、的快速輸運，這正是Ni—Al—Ti—C體系高速反應動力學的基礎。而液相產物的存在時間則是影響SHS工藝合成產物最終組織和致密度的關鍵。 工藝參數(shù)對NiAl—TiC金屬陶瓷的燃燒合成過程有著重要的影響，通過研究工藝參數(shù)的改變對材料組織等的影響，得到了NiAl—TiC金屬陶瓷優(yōu)化的工藝參數(shù)，這些工藝參數(shù)包括：反應物配比、反應物粒度、壓坯密度及尺寸大小和預熱溫度與加熱速度。結合具體實驗確定了反應體系預制塊的最佳反應物配比為含20％左右