合金微波燒結(jié)異質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的SR--CT在線實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、合金材料在航空航天等重要工程應(yīng)用領(lǐng)域都有著不可或缺的廣泛應(yīng)用。微波燒結(jié)作為一種新興的制備方法，相比于傳統(tǒng)方法，可以獲得更加優(yōu)秀的合金性能。相比于單一組分純金屬，合金中廣泛存在的異質(zhì)相是賦予其優(yōu)秀性能的關(guān)鍵。而目前對(duì)于微波燒結(jié)過(guò)程中異質(zhì)相對(duì)燒結(jié)行為的驅(qū)動(dòng)機(jī)制仍不明晰，成為了限制微波燒結(jié)合金制備技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。揭示異質(zhì)相在微波燒結(jié)過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)演化和最終性能的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)于從根本上理解微波燒結(jié)機(jī)理，優(yōu)化燒結(jié)工藝，提高產(chǎn)物性能具有重要

2、意義。合金微波燒結(jié)中異質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究，提出了內(nèi)部三維、原位在線、高分辨的嚴(yán)苛要求，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以勝任。同步輻射CT方法為異質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究帶來(lái)了曙光。然而將現(xiàn)有SR-CT技術(shù)應(yīng)用于微波燒結(jié)過(guò)程研究，仍存在實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法上的諸多挑戰(zhàn)。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有合金微波燒結(jié)與同步輻射CT的耦合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從儀器設(shè)備和方法兩方面進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了更高分辨率的合金微波燒結(jié)過(guò)程原位SR-CT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。基于新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從介電異質(zhì)相和磁異質(zhì)相兩

3、方面，開(kāi)展了異質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究。對(duì)于介電異質(zhì)相，分別針對(duì)金屬-金屬體系和金屬-非金屬體系分析了異質(zhì)相界面對(duì)于微波燒結(jié)進(jìn)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。對(duì)于磁異質(zhì)相，建立了磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)中不同受力情況對(duì)燒結(jié)行為的影響模型。最后，基于對(duì)以上全文工作的總結(jié)，提出了進(jìn)一步開(kāi)展研究的方向。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.從儀器和方法兩方面出發(fā)對(duì)現(xiàn)有微波燒結(jié)SR-CT原位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)展了合金微波燒結(jié)過(guò)程燒結(jié)行為的原位CT實(shí)驗(yàn)表征。設(shè)計(jì)研制八維位移旋轉(zhuǎn)

4、系統(tǒng)解決了高分辨率小視場(chǎng)下樣品超出視場(chǎng)以及高精度旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題;利用開(kāi)放式多層保溫系統(tǒng)解決了開(kāi)放環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高溫微波燒結(jié)的問(wèn)題;針對(duì)投影偏移和環(huán)狀偽跡問(wèn)題發(fā)展了數(shù)據(jù)矯正方法;針對(duì)投影角度殘缺的問(wèn)題發(fā)展了數(shù)據(jù)修復(fù)方法。為后續(xù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究提供實(shí)驗(yàn)和方法學(xué)基礎(chǔ)。
　　2.開(kāi)展了介電異質(zhì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究，提出了金屬-金屬以及金屬-非金屬異質(zhì)界面對(duì)微波燒結(jié)過(guò)程的影響機(jī)制?；谕捷椛銫T實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了異質(zhì)體系中的特殊燒結(jié)行為，探討了介電異質(zhì)驅(qū)動(dòng)

5、機(jī)制。對(duì)于金屬-金屬異質(zhì)體系，提出了金屬間化合物增加損耗、促進(jìn)擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)機(jī)制;對(duì)于金屬-非金屬異質(zhì)體系，提出了異質(zhì)界面促進(jìn)燒結(jié)頸生長(zhǎng)加快燒結(jié)進(jìn)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　3.進(jìn)行了材料磁性對(duì)微波燒結(jié)過(guò)程影響機(jī)制研究，建立了磁異質(zhì)驅(qū)動(dòng)模型。根據(jù)不同磁性材料在微波磁場(chǎng)中磁化行為的不同建立了磁異質(zhì)驅(qū)動(dòng)模型，并預(yù)測(cè)了磁異質(zhì)體系在微波燒結(jié)過(guò)程中由于顆粒之間存在的引力或斥力驅(qū)動(dòng)的各向異性致密化現(xiàn)象。利用同步輻射CT與掃描電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了上述現(xiàn)象的存