Al-TiO2系的機械力化學和固相反應動力學.pdf

1、利用Ti-Al、Ni-Al、Fe-Al和Nb-Al系的多種鋁化物和MoSi2等硅化物作為氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等陶瓷的粘結(jié)相，國內(nèi)外的研究學者進行了卓有成效的工作。Al2O3陶瓷基體耐磨、抗腐蝕并具有高的高溫強度，而Ti-Al金屬間化合物通過裂紋橋連作用改善其韌性，使得Ti-Al/Al2O3金屬陶瓷既保持有陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩(wěn)定性等特性，又有較好的金屬韌性和可塑性，充分發(fā)揮組分各自的優(yōu)點而具有優(yōu)異

2、的力學性能，是一類非常重要的工具材料和結(jié)構材料。本文主要對Al-TiO2合成Ti-Al/Al2O3金屬陶瓷的機械力化學和固相反應動力學進行了系統(tǒng)的研究，并對該體系的熱力學進行了分析。 反應熱力學的計算有利于解釋反應機理、反應產(chǎn)物的相組成以及工藝參數(shù)的確定，不僅可以為實驗研究提供有效的理論指導，同時也可以減少實驗的盲目性。本文對Al和TiO2原位反應制備TiAl/Al2O3金屬陶瓷進行熱力學分析。結(jié)果表明：該原位反應主要是按3Ti

3、O2+7Al→3TiAl+2Al2O3進行的，△H=-734.69(kJ·mol-1)，△rGΦm=-766.84(kJ·mol-1)，該反應在熱力學上是可行的。 本文研究了Al-TiO2體系的機械力化學機理。分別在空氣氣氛和在氬氣氣氛兩種情況下在行星式球磨機上對Al-TiO2體系進行了高能球磨。通過對球磨后Al-TiO2混合粉末的XRD分析，發(fā)現(xiàn)：Al-TiO2體系的機械力化學可以使Al-TiO2體系的粉末變得非常細小。利用S

4、EM和能譜分析，研究了其微觀形貌的變化，并對球磨粉末的晶粒細化機理進行了一定的研究。 利用鋁和二氧化鈦反應，可生成穩(wěn)定的氧化鋁和相應的鈦鋁金屬間化合物。由于該體系涉及固相反應，在反應物和生成物之間存在許多中間過程，其反應過程非常復雜。為了探明Al-TiO2體系的反應特性，優(yōu)化制備工藝，控制材料的微觀組織結(jié)構，作者通過該體系不同升溫速率的非等溫DSC研究，進行了反應動力學研究。結(jié)果表明：3TiO2+7Al→3TiAl+2Al2O3