感应加热原位合成TiC-TiB 2 /Ni复合材料研究

发布时间：2021-01-24 07:59

　　热爆反应合成是一种高效节能的原位合成技术。本文以Ni、Ti、B4C粉末为原料,采用电磁感应加热方法通过热爆反应技术制备了TiC-TiB₂/Ni复合材料。通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段分析其反应过程及结果。探究反应机制并测试所得材料的压缩性能和抗氧化性能,通过SEM观察压缩断口和氧化层形貌。对反应机理的探究表明：Ni-Ti-B4C体系反应生成的TiC和TiB₂由溶解-反应-析出机制形成：①Ni与B4C,Ti之间的固固扩散反应,分别生成Ni2B、Ni4B3,Ni3Ti、TiNi等中间相产物,②随着温度的升高,达到Ni2B与Ni4B3,Ni3Ti与TiNi共晶温度后在这些中间相产物之间形成Ni-Ti、Ni-B液相,同时由于Ni-B4C固固反应生成的游离态的C原子扩散进入Ni-Ti液相中形成Ni-Ti-C三元液相。③三元液相的形成促进了B、C原子的溶解,一旦液相中的Ti、B、C原子的浓度满足形成TiB₂和TiC的动力学条件,则反应析出TiB₂和TiC。随着增强体体积分数增加,反应活化能增加。随着球... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 颗粒增强型镍基复合材料
        1.2.1 镍基复合材料
        1.2.2 颗粒增强机制
        1.2.3 影响颗粒强化的因素
2增强的镍基复合材料">        1.2.4 TiC-TiB₂增强的镍基复合材料
    1.3 颗粒增强镍基复合材料的制备
        1.3.1 非原位合成技术
        1.3.2 原位合成技术
    1.4 热分析技术
        1.4.1 热分析技术简介
        1.4.2 差示扫描量热法（DSC）
        1.4.3 热分析的应用
    1.5 本课题主要研究内容
2 实验流程及复合材料的制备
    2.1 实验设备
        2.1.1 TXZ-25中频感应加热设备
        2.1.2 其他实验设备
    2.2 实验流程
        2.2.1 实验路线
        2.2.2 实验原料
        2.2.3 配粉及球磨
        2.2.4 冷压成块
        2.2.5 DSC分析
        2.2.6 电磁感应加热热爆反应合成样品
        2.2.7 试样加工
        2.2.8 力学性能测试
        2.2.9 高温抗氧化性能测试
4C体系反应机理">3 Ni-Ti-B₄C体系反应机理
    3.1 热力学基本理论
        3.1.1 应用标准反应热效应计算
        3.1.2 反应自发进行的热力学条件
4C系热力学分析">    3.2 NI-TI-B₄C系热力学分析
4C系热分析">    3.3 NI-TI-B₄C系热分析
4C系DSC曲线分步反应分析">        3.3.1 Ni-Ti-B₄C系DSC曲线分步反应分析
        3.3.2 增强体体积分数对DSC曲线的影响
        3.3.3 升温速率对DSC曲线的影响
        3.3.4 球磨时间对DSC曲线的影响
4C系产物组织形貌分析">    3.4 电磁感应加热热爆合成NI-TI-B₄C系产物组织形貌分析
4C系反应活化能计算">    3.5 电磁感应加热热爆合成NI-TI-B₄C系反应活化能计算
        3.5.1 Kissinger方法计算活化能
2/Ni复合材料力学性能分析">4 TiC-TiB₂/Ni复合材料力学性能分析
2/NI材料压缩性能的影响">    4.1 增强体体积分数对TIC-TIB₂/NI材料压缩性能的影响
    4.2 试样静态压缩加载后宏观和微观损伤形貌
    4.3 增强与断裂机理分析
2/Ni复合材料高温抗氧化性能分析">5 TiC-TiB₂/Ni复合材料高温抗氧化性能分析
    5.1 高温抗氧化性能分析
        5.1.1 氧化增重数据
        5.1.2 氧化增重动力学曲线
    5.2 氧化表面宏观及微观形貌分析
6 结论
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能及磨损预测模型（英文）[J]. 谭业发,何龙,王小龙,洪翔,王伟刚.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(08)
[2]颗粒增强镍基复合材料的研究进展[J]. 丁义超,张世凭,刘杰慧.  铸造技术. 2014(07)
[3]NiAl含量对反应合成TiC-TiB2-NiAl物相及组织结构的影响（英文）[J]. 崔洪芝,马丽,曹丽丽,滕方磊,崔宁.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(02)
[4]Ni基复合材料的研究进展[J]. 吴昆,崔春娟,邹德宁,谢宸洋.  热加工工艺. 2013(18)
[5]超固相线液相烧结制备氧化物弥散强化镍基高温合金[J]. 李俊,熊惟皓,杨青青,李小峰.  机械工程材料. 2011(09)
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[7]Ti/ZrO2和TiAl/ZrO2反应的差热分析[J]. 刘爱辉,李邦盛,隋艳伟,于杰,郭景杰,傅恒志.  中国有色金属学报. 2008(05)
[8]电磁感应加热温度场建模方法的研究[J]. 高印寒,高洪,刘长英,马增治,李春光.  内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版). 2007(01)
[9]碳纤维增强镍基复合材料的高温模拟[J]. 徐金城,邓小燕,赵亮,于辉.  金属热处理. 2006(02)
[10]自蔓延高温合成技术的发展与应用[J]. 谭小桩,贾光耀.  南方金属. 2005(05)



本文编号：2996895