【摘 要】
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该研究探索了一条低成本合成高性能TiC-AlO/Fe复合材料的新途径,以天然矿物钛铁矿(FeTiO)、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,原位铝热碳热还原法,合成TiC-AlO/Fe复合材料,进一步采用热压烧结技术,避免了颗粒的界面污染,改善了界面的结合性,获得了性能优良的TiC-AlO/Fe复合材料.对反应的热力学过程进行了理论分析和实验研究,探讨了合成TiC-AlO/Fe的反应动力学
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该研究探索了一条低成本合成高性能TiC-Al<,2>O<,3>/Fe复合材料的新途径,以天然矿物钛铁矿(FeTiO<,3>)、铝粉和石墨为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,原位铝热碳热还原法,合成TiC-Al<,2>O<,3>/Fe复合材料,进一步采用热压烧结技术,避免了颗粒的界面污染,改善了界面的结合性,获得了性能优良的TiC-Al<,2>O<,3>/Fe复合材料.对反应的热力学过程进行了理论分析和实验研究,探讨了合成TiC-Al<,2>O<,3>/Fe的反应动力学过程,对合成的复合材料进行了性能测试和微观结构分析.通过对反应过程的热力学理论计算,结合差热分析,热重分析,X射线衍射物相分析,分析了钛铁矿(FeTiO<,3>)铝热碳热还原合成TiC-Al<,2>O<,3>/Fe的热力学机理.通过对不同反应区产物的颗粒形貌及大小等微观结构的观察,初步分析了反应过程中的形成动力学过程.在Ti-O-Al-Fe-C体系中,热力学上最稳定的化合物是Al<,2>O<,3>、TiC,Ti<,x>O<,y>作为反应的中间产物存在于反应的某一阶段,但充分反应后,它们终将消失而为TiC的生成所取代.TiC的反应形成机理是:首先,FeTiO<,3>被Al还原生成Al<,2>O<,3>、Ti<,x>O<,y>和α-Fe;然后,Al继续与Ti<,x>O<,y>反应,把氧一步一步还原出来,直至生成[Ti];活性很高的[Ti]与C发生反应生成TiC;TiC颗粒长大的过程是,先形成富Ti缺C的TiC<,x>,然后TiC<,x>继续与C反应形成接近化学计量比的TiC. 采用现代测试技术,研究了产物的物相组成,微观结构,力学性能.添加剂的加入,改善了粘结相对硬质相Al<,2>O<,3>、TiC的润湿性,从而使金属相与硬质相之间形成良好的结合,改善了材料的结构和性能.在1500℃氩气热压保护所烧结的复合材料具有较高的力学性能,Al的量为8wt﹪,Nb量为1﹪,Mo量为2.5wt﹪时,相对密度达97.3,抗弯强度为554.91MPa.
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