電場(chǎng)激活和壓力輔助SHS合成功能梯度材料工藝與性能.pdf

1、電場(chǎng)激活和壓力輔助自蔓延高溫燃燒合成技術(shù)(FieldActivatedandPressure-assistedSelf-propagaingHigh-temperatureSynthesis，簡(jiǎn)稱FAPASHS)是一種新的高效、經(jīng)濟(jì)的梯度復(fù)合材料制備技術(shù)，克服傳統(tǒng)的自蔓延高溫合成技術(shù)(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis，簡(jiǎn)稱SHS)不能制備低放熱體系材料的局限，在外電場(chǎng)的作用下，電場(chǎng)的焦耳

2、熱和質(zhì)量傳輸效應(yīng)，可以克服SHS技術(shù)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)局限性，使反應(yīng)得以維持。在壓力作用下，發(fā)生晶粒的粒子重排以及液相填充孔隙和晶粒間的空隙，克服單一SHS技術(shù)產(chǎn)物存在較高的孔隙率等缺點(diǎn)，提高了合成材料的致密性。此技術(shù)最大特點(diǎn)是將SHS過程與動(dòng)態(tài)快速加壓過程有機(jī)地結(jié)合起來，一次完成材料的合成與密實(shí)化過程，具有節(jié)能、快速和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，有新穎性和實(shí)用性。因此采用此技術(shù)燃燒合成高熔點(diǎn)、耐磨損及耐腐蝕的梯度復(fù)合材料十分可行。本文采用電場(chǎng)激活和

3、壓力輔助自蔓延高溫合成技術(shù)制備了TiC+15％Ni+20％Fe體系復(fù)合材料和TiC+15％Ni+x％Fe體系梯度功能材料(FunctionallyGradientMaterials，簡(jiǎn)稱FGM)。 采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射等分析方法對(duì)合成物的微觀組織形貌及物相組成進(jìn)行了分析；采用密度試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、抗熱震性試驗(yàn)等方法測(cè)試了合成物的物理和力學(xué)性能。 試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)在制備低放熱TiC+15％Ni+20

4、％Fe體系復(fù)合材料與TiC+15％Ni+x％Fe體系FGM時(shí)，在一定電場(chǎng)強(qiáng)度(15V/cm)下，選擇壓力延遲時(shí)間5～7s、壓力持續(xù)時(shí)間30s、壓力值55MPa時(shí)獲得材料的致密性好。(2)對(duì)于均質(zhì)陶瓷體系復(fù)合材料，隨著外加壓力的增大，陶瓷增強(qiáng)相TiC顆粒尺寸變小，得到均勻細(xì)小的TiC顆粒彌散分布；生成物中裂紋和孔洞基本消失，致密度明顯提高；硬度明顯增大。(3)TiC+15％Ni+x％Fe體系FGM材料的成分和組織在微觀上均呈梯度變化，各層