燃燒合成法制備Co（Ti）-Al-,2-O-,3-金屬陶瓷的研究.pdf

1、對(duì)Al-CoO-TiO<,2>-Al<,2>O<,3>體系可能發(fā)生反應(yīng)的吉布斯自由能進(jìn)行計(jì)算，為燃燒合成產(chǎn)物中可能存在的物相提供理論上的依據(jù)。研究了理想的熱力學(xué)假設(shè)條件下，稀釋劑Al<,2>O<,3>和反應(yīng)性添加劑TiO<,2>對(duì)AI-CoO-TiO<,2>-A<,2>O<,3>體系燃燒合成起始反應(yīng)溫度T0與絕熱溫度Tad關(guān)系的影響。熱力學(xué)計(jì)算表明通過添加Al<,2>O<,3>和Ti02可以達(dá)到降低T<,ad>，控制燃燒合成反應(yīng)并改善產(chǎn)

2、物微觀組織的目的。在此基礎(chǔ)上研究了助燃體系A(chǔ)I-Fe203對(duì)體系燃燒溫度(T<,0>、T<,ad>)的影響，通過使用助燃體系可以降低體系T<,0>，從而降低體系T<,ad>，使體系的反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。 運(yùn)用掃描電鏡、能譜分析和金相顯微鏡等對(duì)燃燒合成產(chǎn)物進(jìn)行組織形貌觀察和分析。結(jié)果表明，燃燒合成產(chǎn)物中的陶瓷相為以Al<,2>O<,3>為主的，金屬Ti少量固溶在陶瓷基體上；除了少數(shù)大顆粒的金屬相外，組織中的金屬相細(xì)小彌散地分布于陶瓷基體

3、中。相對(duì)于Al-CoO-A<,2>O<,3>體系的反應(yīng)產(chǎn)物，添加了TiO<,2>后的燃燒合成產(chǎn)物中金屬相顆粒發(fā)生明顯的細(xì)化，金屬相為金屬Co中固溶少量的金屬Ti，金屬相與陶瓷相之間存在著界面層，這與金屬Ti通過界面反應(yīng)生成TiO層改善金屬與陶瓷基體之間的潤(rùn)濕性有關(guān)。金屬陶瓷中的陶瓷相大部分以圓整的塊狀形式存在，在陶瓷相的晶界交叉處和晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了更為細(xì)小的金屬相。 在熱爆模式下研究了加熱速率、加壓大小等工藝參數(shù)對(duì)燃燒合成反應(yīng)以及

4、反應(yīng)產(chǎn)物組織的影響。研究表明較慢的加熱速度使開始反應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)，卻可以降低體系的T<,0>，使產(chǎn)物中的金屬相得到一定的細(xì)化；在較大的壓力下反應(yīng)制得的金屬陶瓷中金屬相也出現(xiàn)了細(xì)小彌散化。對(duì)燃燒合成產(chǎn)物的致密化進(jìn)行研究，采用機(jī)械加壓法制得了相對(duì)致密度在90％左右的較致密試樣，對(duì)高溫反應(yīng)產(chǎn)物施加壓力可以有效地提高產(chǎn)物的相對(duì)致密度。合理利用排氣和壓力的綜合作用，實(shí)現(xiàn)中空件的成形。 對(duì)燃燒合成產(chǎn)物進(jìn)行了性能測(cè)試。顯微硬度測(cè)試表明金屬相的顯

5、微硬度HV大于570g/mm<'2>，陶瓷相的顯微硬度在1050-1287g/mm<'2>之間，添加TiO<,2>的金屬陶瓷產(chǎn)物中的金屬相顯微硬度高于僅添加稀釋劑時(shí)的金屬顆粒，且金屬與陶瓷基體界面處的硬度也較高，證明了界面層的存在。對(duì)Co(Ti)-A<,2>O<,3>金屬陶瓷的磁學(xué)性能測(cè)試表明，金屬陶瓷的飽和磁化強(qiáng)度Ms最高可以達(dá)到37.2849emu/g，而矯頑力在50.210e-70.530e范圍內(nèi)變化.通過與文獻(xiàn)報(bào)道的某些材料作了