工藝條件對(duì)電場(chǎng)作用下燃燒合成VC-Fe復(fù)合材料影響研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鐵基復(fù)合材料的需求越來越多，其制備方法也廣受關(guān)注，其中燃燒合成發(fā)展較迅速。VC是鐵基復(fù)合材料理想的增強(qiáng)體，到目前為止對(duì)在電場(chǎng)作用下燃燒合成VC增強(qiáng)Fe基復(fù)合材料方面的研究還鮮有報(bào)道。 本文采用Gleeble-1500D熱模擬機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)先將預(yù)設(shè)升溫速度、預(yù)設(shè)最高溫度及保溫溫度等參數(shù)在熱模擬機(jī)上進(jìn)行設(shè)置，試驗(yàn)機(jī)根據(jù)這些參數(shù)通過控制試樣兩端的電流大小來達(dá)到控制試樣升溫速度的目的，最終完成體系的燃燒合成

2、。在本實(shí)驗(yàn)中，電場(chǎng)不僅能為體系提供焦耳熱，更重要的是用電場(chǎng)來激發(fā)并維持反應(yīng)進(jìn)行，而不需要外加點(diǎn)火源。完成燃燒合成實(shí)驗(yàn)后，采用日本理光D/Max－IIIAX射線衍射儀對(duì)終產(chǎn)物進(jìn)行XRD物相分析；采用OLYMPUS CK－40M金相顯微鏡和JSE－5900LV掃描電子顯微鏡（附V4150X射線能譜儀，EDS）對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行微觀組織結(jié)構(gòu)和形貌觀察。 本文對(duì)壓坯成分、原料粒度及預(yù)設(shè)升溫速度三種工藝條件對(duì)Fe-V-C三元系的燃燒合成的影響

3、進(jìn)行研究，并通過金斯特林格動(dòng)力學(xué)方程在理論上對(duì)固相擴(kuò)散進(jìn)行較深入的分析。 通過對(duì)壓坯成分對(duì)體系燃燒合成影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明電場(chǎng)不僅能激發(fā)并維持反應(yīng)的進(jìn)行，還能促進(jìn)體系的固相擴(kuò)散，降低點(diǎn)火溫度，使體系在較低的溫度下完成合成反應(yīng)。將熱模擬試驗(yàn)機(jī)采集到的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出體系的點(diǎn)火溫度在560～880℃之間，屬于固相反應(yīng)，而且隨著壓坯中含V量的增加，體系點(diǎn)火溫度降低，點(diǎn)火延遲時(shí)間縮短。實(shí)驗(yàn)后，對(duì)終試樣進(jìn)行了XRD 分析

4、再結(jié)合金相和掃描電鏡分析，結(jié)果表明燃燒合成后，終試樣的致密性得到了提高，而且在本實(shí)驗(yàn)中的確發(fā)生了V、C合成反應(yīng)，隨著壓坯中含V量的增加合成產(chǎn)物中V、C之比越來越接近1：1，但其合成產(chǎn)物顆粒隨著含V量的增加而增大了。最后根據(jù)能量守恒定律對(duì)壓坯在燃燒合成中的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果為含釩量為32wt％的試樣轉(zhuǎn)化率最高，含釩量為20wt％的試樣次之，而含釩量為44wt％的試樣相對(duì)較低。 壓坯原料粒度對(duì)體系燃燒合成的影響研究表明：在電場(chǎng)的作

5、用下，體系能在較低的溫度下完成燃燒合成。隨著壓坯粒度的減小，體系的點(diǎn)火溫度下降，點(diǎn)火延遲時(shí)間縮短的幅度較小；通過XRD分析得出，隨著壓坯原料粒度的減小，合成產(chǎn)物越來越接近穩(wěn)定相（VC）；再結(jié)合金相和掃描電鏡分析得知，體系經(jīng)過燃燒合成后其致密度得到了提高，其合成產(chǎn)物顆粒隨著原料粒度的減小有增大的趨勢(shì)，即原料粒度為150目的終試樣合成產(chǎn)物顆粒尺寸最小，而原料粒度為200目和270目的試樣相差不大。 預(yù)設(shè)升溫速度是相當(dāng)重要的一個(gè)工藝條

6、件，通過對(duì)其在體系燃燒合成方面的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明：在電場(chǎng)作用下，隨著預(yù)設(shè)升溫速度的提高，電場(chǎng)對(duì)體系的作用也增強(qiáng)。通過對(duì)試樣升溫過程的研究，得出體系點(diǎn)火溫度隨預(yù)設(shè)升溫速度的升高而降低，點(diǎn)火延遲時(shí)間的變化幅度不大；再結(jié)XRD、金相和掃描電鏡分析可知，隨著預(yù)設(shè)升溫速度的提高，合成產(chǎn)物中不穩(wěn)定相（V<,2>C）減少，合成產(chǎn)物顆粒變小，而且其致密度也隨之提高。 通過對(duì)體系擴(kuò)散機(jī)構(gòu)的探討得出在本實(shí)驗(yàn)條件下，體系的固相擴(kuò)散以間隙擴(kuò)散和空