Al/TiO 2 /TiC体系原位合成Ti 3 AlC 2 /Al 2 O 3 /TiAl 3 复合材料的反应机理
发布时间：2021-07-09 21:09
通过分析机械球磨Al/TiO2/TiC复合粉末的放热反应及原位合成动力学,确定Ti3AlC2/Al2O3/TiAl3复合材料的合成路径。在此基础上,结合球磨后复合粉末的微观形貌和物相演变分析,提出复合材料的原位合成机理。结果表明:复合材料原位合成过程中存在中间产物TiO和TiCx;机械球磨形成的"核壳结构"对原位合成组织细小均匀的Ti3AlC2/Al2O3/TiAl3复合材料至关重要。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
球磨不同时间后TiO2颗粒在Al颗粒表面的分布形貌
1850中国有色金属学报2017年9月图2不同升温速率下球磨50h后Al/TiO2/TiC的DSC曲线Fig.2DSCcurvesofAl/TiO2/TiCpowdermixturesafter50hmillingatdifferentheatrates方法对所得数据进行处理就可以研究热爆反应的动力学参数[13-15]。根据ASTME698，有RET0.4567d(1/)d(lg)(1)式中：β为升温速率；T为绝对温度；E为表观激活能；R为气体常数。图2中放热峰A与放热峰B对应的峰值温度如表1所列，分别以峰值温度TP做lgβ-1/TP线性回归(如图3所示)，即可由斜率求得放热峰A与放热峰B所对应反应的总包表观激活能分别为(275.32±19.30)kJ/mol和(225.36±13.00)kJ/mol。HSU等[9]利用TiO2/A356铝合金原位反应合成了TiAl3/Al2O3复合材料，其计算出的反应表观激活能为286.8kJ/mol，PAN等[16]计算出TiO2/A356反应的表观激活能为277kJ/mol，这些与本研究计算出的放热峰A所对应反应的表观激活能非常接近。说明放热峰A对应的反应即为Al与TiO2反应得到TiAl3和Al2O3，但是其反应机制仍尚未明了，尤其是对反应中间产物的识别及Al2O3生成机制的分析仍然存在争议。CHOI等[17]计算出了TiO2/Al/C体系合成TiC/Al2O3复合材料过程中第二个放热峰对应反应的表1不同放热峰的热分析数据Table1ThermodynamicdatafordifferentexothermicpeaksHeatingrate/(K·min-1)ApT/℃BpT/℃5695.2924.98707.3953.210716.1961.515724.8983.1图3不同放热峰处对应反应lgβ-1/TP的线性关系Fig.3Relationshipbetweenlgβand1/TPofdifferentreactions:(a)PeakA;(b)PeakB表观激活能，当采用石墨时为(294±31)kJ/mol，而采用炭黑(0.03μ
峰A所对应反应的表观激活能非常接近。说明放热峰A对应的反应即为Al与TiO2反应得到TiAl3和Al2O3，但是其反应机制仍尚未明了，尤其是对反应中间产物的识别及Al2O3生成机制的分析仍然存在争议。CHOI等[17]计算出了TiO2/Al/C体系合成TiC/Al2O3复合材料过程中第二个放热峰对应反应的表1不同放热峰的热分析数据Table1ThermodynamicdatafordifferentexothermicpeaksHeatingrate/(K·min-1)ApT/℃BpT/℃5695.2924.98707.3953.210716.1961.515724.8983.1图3不同放热峰处对应反应lgβ-1/TP的线性关系Fig.3Relationshipbetweenlgβand1/TPofdifferentreactions:(a)PeakA;(b)PeakB表观激活能，当采用石墨时为(294±31)kJ/mol，而采用炭黑(0.03μm)时则为(236±22)kJ/mol，这一数值与C在TiC中的扩散激活能相当。本文作者计算出的放热峰B所对应反应的表观激活能((225.36±13.00)kJ/mol)与CHOI等采用炭黑计算出的激活能非常接近。目前采用Ti/Al/C或Ti/Al/TiC体系燃烧合成Ti3AlC2的相关报道很多，但是基本上是对于燃烧合成工艺的研究，而对合成机理的研究很少，文献中尚未见其合成反应表观激活能数据的相关报道。不过研究者通常认为Ti-Al金属间化合物及TiCx是合成Ti3AlC2相的关键中间产物。CHEN等[18-19]和LI等[20]均报道TiAl3是采用Ti/Al/C体系合成Ti3AlC2的关键中间产物。YOSHIDA等[21]在采用Ti/Al/TiC体系燃烧合成Ti3AlC2的过程中也发现了中间产物TiAl3。陈克新等[19]进一步研究了Ti/Al/C体系中添加TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响，结果表明：当在反应物中添加TiAl3时能显著提高反?
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐. 金属学报. 2015(02)
[2]Layered Machinable and Electrically Conductive Ti2AlC and Ti3AlC2 Ceramics:a Review[J]. X.H.Wang and Y.C.Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(05)
[3]Ti-Al-C体系中添加TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响[J]. 郭俊明,陈克新,周和平,宁晓山. 金属学报. 2004(01)
本文编号：3274501
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
球磨不同时间后TiO2颗粒在Al颗粒表面的分布形貌
1850中国有色金属学报2017年9月图2不同升温速率下球磨50h后Al/TiO2/TiC的DSC曲线Fig.2DSCcurvesofAl/TiO2/TiCpowdermixturesafter50hmillingatdifferentheatrates方法对所得数据进行处理就可以研究热爆反应的动力学参数[13-15]。根据ASTME698，有RET0.4567d(1/)d(lg)(1)式中：β为升温速率；T为绝对温度；E为表观激活能；R为气体常数。图2中放热峰A与放热峰B对应的峰值温度如表1所列，分别以峰值温度TP做lgβ-1/TP线性回归(如图3所示)，即可由斜率求得放热峰A与放热峰B所对应反应的总包表观激活能分别为(275.32±19.30)kJ/mol和(225.36±13.00)kJ/mol。HSU等[9]利用TiO2/A356铝合金原位反应合成了TiAl3/Al2O3复合材料，其计算出的反应表观激活能为286.8kJ/mol，PAN等[16]计算出TiO2/A356反应的表观激活能为277kJ/mol，这些与本研究计算出的放热峰A所对应反应的表观激活能非常接近。说明放热峰A对应的反应即为Al与TiO2反应得到TiAl3和Al2O3，但是其反应机制仍尚未明了，尤其是对反应中间产物的识别及Al2O3生成机制的分析仍然存在争议。CHOI等[17]计算出了TiO2/Al/C体系合成TiC/Al2O3复合材料过程中第二个放热峰对应反应的表1不同放热峰的热分析数据Table1ThermodynamicdatafordifferentexothermicpeaksHeatingrate/(K·min-1)ApT/℃BpT/℃5695.2924.98707.3953.210716.1961.515724.8983.1图3不同放热峰处对应反应lgβ-1/TP的线性关系Fig.3Relationshipbetweenlgβand1/TPofdifferentreactions:(a)PeakA;(b)PeakB表观激活能，当采用石墨时为(294±31)kJ/mol，而采用炭黑(0.03μ
峰A所对应反应的表观激活能非常接近。说明放热峰A对应的反应即为Al与TiO2反应得到TiAl3和Al2O3，但是其反应机制仍尚未明了，尤其是对反应中间产物的识别及Al2O3生成机制的分析仍然存在争议。CHOI等[17]计算出了TiO2/Al/C体系合成TiC/Al2O3复合材料过程中第二个放热峰对应反应的表1不同放热峰的热分析数据Table1ThermodynamicdatafordifferentexothermicpeaksHeatingrate/(K·min-1)ApT/℃BpT/℃5695.2924.98707.3953.210716.1961.515724.8983.1图3不同放热峰处对应反应lgβ-1/TP的线性关系Fig.3Relationshipbetweenlgβand1/TPofdifferentreactions:(a)PeakA;(b)PeakB表观激活能，当采用石墨时为(294±31)kJ/mol，而采用炭黑(0.03μm)时则为(236±22)kJ/mol，这一数值与C在TiC中的扩散激活能相当。本文作者计算出的放热峰B所对应反应的表观激活能((225.36±13.00)kJ/mol)与CHOI等采用炭黑计算出的激活能非常接近。目前采用Ti/Al/C或Ti/Al/TiC体系燃烧合成Ti3AlC2的相关报道很多，但是基本上是对于燃烧合成工艺的研究，而对合成机理的研究很少，文献中尚未见其合成反应表观激活能数据的相关报道。不过研究者通常认为Ti-Al金属间化合物及TiCx是合成Ti3AlC2相的关键中间产物。CHEN等[18-19]和LI等[20]均报道TiAl3是采用Ti/Al/C体系合成Ti3AlC2的关键中间产物。YOSHIDA等[21]在采用Ti/Al/TiC体系燃烧合成Ti3AlC2的过程中也发现了中间产物TiAl3。陈克新等[19]进一步研究了Ti/Al/C体系中添加TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响，结果表明：当在反应物中添加TiAl3时能显著提高反?
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐. 金属学报. 2015(02)
[2]Layered Machinable and Electrically Conductive Ti2AlC and Ti3AlC2 Ceramics:a Review[J]. X.H.Wang and Y.C.Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(05)
[3]Ti-Al-C体系中添加TiAl3对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响[J]. 郭俊明,陈克新,周和平,宁晓山. 金属学报. 2004(01)
本文编号：3274501
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3274501.html
