(Al-)Ti-C-Cu系原位反應合成銅基復合材料的反應機理及力學性能研究.pdf

1、本文采用放熱彌散法(XD)，以Al-Ti-C-Cu、Ti-C-Cu體系為原料，通過原位反應法制備了銅基復合材料。本文分別對Al-Ti-C-Cu、Ti-C-Cu體系進行反應熱力學研究，真空加熱兩種體系、四種組分，采用SEM觀察材料微觀形貌，運用EDS檢測不同產物的組成元素，通過XRD鑒定物相組成。針對Al-Cu、 Ti、Ti-C、Al、Al-Ti分反應體系進行測試，結合DSC曲線，分析Al-Ti-C-Cu、 Ti-C-Cu體系反應過程，建

2、立反應模型，研究反應機理。
　　熱力學分析顯示:體系按熱力學方向進行，均產生TiC增強相，生成銅基復合材料。反應機理研究表明:在Al-Ti-C-Cu體系研究過程中，20％增強體體系的DSC曲線在升溫時出現了三個放熱峰，對應于三個階段，它們分別是:(1)Cu和Al固溶體先后經過G.P.(Ⅰ)區(qū)、G.P.(Ⅱ)區(qū)轉變，形成CuAl2的θ"不穩(wěn)定相;(2)θ"不穩(wěn)定相經過θ'相轉變，形成θ穩(wěn)定相;Al和Ti反應生成少量Al3Ti;(3)

3、 Ti和C生成TiC; Al和Ti反應生成大量Al3Ti。它們的反應式分別為:(1)Cu+Al→G.P.(Ⅰ)→G.P.(Ⅱ)→CuAl2(θ");(2)CuAl2(θ")→CuAl2(θ')→CuAl2(θ)、Al+Ti→Al3Ti;(3)Ti+C→TiC、Al+Ti→Al3Ti。其三個階段的表觀活化能分別為345.00kJ·mol-1，175.58kJ·mol-1和1893.37kJ· mol-1。30％增強體體系反應過程與20％體

4、系相同，第一階段、第二階段反應活化能有所提高，分別為935.75kJ·mol-1，783.07kJ·mol-1，第三階段反應活化能有所降低，為1581.58kJ·mol-1。在Ti-C-Cu體系研究過程中，體系的DSC曲線在升溫時只出現了一個明顯的放熱峰，為TiC生成反應，20％增強體體系的表觀活化能為2642.62kJ·mol-1，30％增強體體系活化能有所降低，為1943.55k·mol-1。
　　力學性能研究表明:相同條件下