2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、機械化學法制備的粉末具有化學成分均勻、顆粒尺寸細小、粒度分布窄等特點,而且制備效率高、成本低、工藝過程簡單,因而在超細粉末合成與制備方面具有較大的優(yōu)勢。本文將機械化學法應用于TiC基金屬陶瓷制備領域,利用Ti-C反應高放熱的特點,通過高能球磨誘發(fā)的自蔓延反應(機械誘發(fā)自蔓延反應)制備了TiC基固溶體粉末、金屬陶瓷復合粉末、TiC-TiB2復合粉末以及TiC-Ni3Al陶瓷與金屬間化合物復合粉末,并對采用這些合成粉末制備的TiC基金屬陶瓷

2、的顯微組織與力學性能進行了研究。
  以Ti、Mo、W、Ta和石墨粉末為原料,采用機械誘發(fā)自蔓延反應制備了(Ti,Mo)C、(Ti,W)C和(Ti,Ta)C固溶體粉末,并以此為陶瓷相原料與Ni混合后制備了金屬陶瓷。研究結果表明,高能球磨引發(fā)了Ti-C之間的自蔓延反應,Mo、W和Ta原子借助于反應熱固溶于新生成TiC中,形成了(Ti,Mo)C、(Ti,W)C和(Ti,Ta)C固溶體。固溶體顆粒在燒結時發(fā)生選擇性溶解和析出現象,使得固

3、溶體金屬陶瓷顯微組織中出現芯/環(huán)結構,但該類芯、環(huán)之間的成分差異較小,因而固溶體金屬陶瓷具有較高的斷裂韌性。
  以Ti、W、Mo、Ta、Ni和石墨粉末為原料,采用機械誘發(fā)自蔓延反應合成了(Ti,M)C-Ni金屬陶瓷復合粉末(M=W、Mo、Ta)。結果表明,球磨引發(fā)了Ti-C之間的自蔓延反應并使得金屬顆粒熔化,冷卻時少量熔體具有較快凝固速度而形成一些尺寸為1-15mm的不規(guī)則塊體,大部分熔體則在凝固過程中受到磨球碰撞沖擊形成超細粉

4、末。采用上述復合粉末制備的金屬陶瓷組織中無芯/環(huán)結構晶粒較多,而少數具有芯/環(huán)結構的晶粒其芯相和環(huán)形相間的成分差異較小,并且它們之間具有共格界面。陶瓷相與金屬粘結相之間的界面具有較高的結合強度,它們之間存在一層微晶結構過渡層,這是金屬陶瓷界面中一種比較理想的結合方式。以上界面特征都使得基于機械誘發(fā)自蔓延反應的TiC基金屬陶瓷具有較高的斷裂韌性,其中(Ti,W)C-Ni高達13.27 MPa·m1/2,同時其硬度和抗彎強度與傳統(tǒng)金屬陶瓷相

5、當。該類金屬陶瓷的韌化機理是裂紋偏轉增韌和裂紋橋連增韌。
  以Ti、B、Ni和石墨粉末為原料,采用機械誘發(fā)自蔓延反應制備了不同TiC/TiB2質量比的TiC-TiB2復合粉末和TiC-TiB2-Ni金屬陶瓷復合粉末。結果表明,高能球磨無法點燃Ti與B之間的自蔓延反應,整個體系的自蔓延反應是基于Ti-C首先被點燃而引發(fā)的。TiC-TiB2金屬陶瓷采用真空燒結工藝難以完全致密化,隨著 TiB2含量增加其孔隙率上升。TiC-TiB2金

6、屬陶瓷的硬度變化趨勢較復雜,其中質量比TiB2/TiC=3/7時硬度最高,為16.32GPa。TiC-TiB2金屬陶瓷的抗彎強度和斷裂韌性隨著TiB2含量增加而下降,材料的孔隙率對這兩項性能的影響較大。燒結體中的孔隙主要存在于陶瓷晶粒內部,故TiC-TiB2金屬陶瓷呈現出明顯穿晶斷裂特征。
  以Ti、Ni、Al和石墨粉末為原料,采用機械誘發(fā)自蔓延反應制備了不同Ni3Al含量的TiC-Ni3Al復合粉末。研究結果表明,原子比Ni/

7、Al=3/1的Ni、Al混合粉末不能發(fā)生機械誘發(fā)自蔓延反應。球磨首先點燃Ti-C的反應,進而引發(fā)了整個體系的自蔓延反應。機械誘發(fā)自蔓延反應過程中形成球形TiC顆粒必須滿足的條件有兩個:(1)滿足或接近TiC化學計量比;(2)體系具有能夠使顆粒完成粗糙化轉變的溫度。隨著Ni3Al含量增加,TiC-Ni3Al金屬陶瓷的硬度和孔隙率下降,但抗彎強度和斷裂韌性顯著提高,并且顯微組織中陶瓷晶粒也明顯細化。
  以Ti和三聚氰胺為原料,采用機

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