铌硅/铌铝金属间化合物的冲击合成及反应机制研究
发布时间：2023-08-26 03:36
冲击波加载可在介质中形成极端的高温高压条件,为材料的合成开辟了一条新的途径,尤其是对那些合成条件苛刻的材料显示出独特优势。铌二元系金属间化合物因其低密度和优良的高温强度和物理特性而在高性能构件方面有重要用途,但这类材料因其熔点高、晶体结构复杂,而采用常规方法难以合成。此外,该类金属间化合物的合成反应为放热过程,理论上反应一旦被激活便可自维持发生,但是由于该激活势垒能高而传统方法难以有效达到,冲击波加载所致的极端高温高压对于该类反应的激活具有优势。然而对冲击反应合成,尤其是诸如铌硅/铌铝金属化合物这类高熔点的金属间化合物的合成,从技术实现及其反应机制的理解仍面临挑战。特别是铌二元系金属间化合物在高冲击强度(飞片速度>2.0 km/s)下的冲击合成实验显见报道。基于此,本课题借助二级轻气炮加载平台和飞片撞击技术,开展了高冲击强度下铌硅/铌铝金属间化合物的冲击合成及反应机制研究。通过对铌硅和铌铝粉末混合物的冲击产物的完整回收,研究了外部加载条件(飞片速度)、反应粉末混合物的初始状态(孔隙率及机械球磨预处理)以及组分体系(铌硅与铌铝)的性质的不同对铌二元系金属间化合物的冲击化学反应合成的...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冲击合成材料发展概述
1.2.1 冲击结构相变合成-物理变化
1.2.2 冲击反应合成-化学反应
1.3 冲击化学反应机制概述
1.4 金属间化合物研究概述
1.4.1 金属间化合物的应用背景
1.4.2 金属间化合物的研究现状
1.5 本课题研究内容的提出
1.6 本论文的主要研究内容和章节安排
1.6.1 本论文的主要研究内容
1.6.2 论文的章节安排
第2章 冲击实验及表征分析方法
2.1 引言
2.2 冲击回收实验技术
2.2.1 二级轻气炮基本结构及工作原理
2.2.2 飞片测速方法及原理
2.2.3 样品冲击加载及样靶设计
2.3 冲击压力和温度的理论计算
2.3.1 密实态单质材料的冲击绝热线
2.3.2 密实态混合物的冲击绝热线
2.3.3 疏松混合物的冲击绝热线
2.3.4 冲击压力的计算
2.3.4.1 高速飞片击靶过程及击靶压力的计算
2.3.4.2 混合粉末的冲击压力的计算
2.3.5 混合粉末的冲击温度的计算
2.4 冲击回收产物的表征方法
2.4.1 X射线衍射分析及Rietveld结构精修
2.4.1.1 X射线衍射仪及数据测量
2.4.1.2 Rietveld全谱拟合结构精修
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.4.3 差示扫描量热(DSC)分析
2.5 本章小结
第3章 冲击强度对铌-硅化合物的冲击合成的影响
3.1 引言
3.2 铌-硅粉末混合物的冲击回收实验
3.2.1 实验原料及冲击样品制备
3.2.2 冲击回收实验
3.3 冲击回收产物的表征
3.4 结果及讨论
3.4.1 初态混合反应物粉末的XRD及 SEM形貌
3.4.2 冲击回收产物的XRD图谱及Rietveld结构精修分析
3.4.3 冲击回收产物的SEM结果分析
3.4.4 冲击回收产物的DSC分析
3.5 本章小结
第4章 反应物初始状态对铌-硅化合物冲击合成的影响
4.1 引言
4.2 冲击回收实验
4.2.1 实验原料及冲击样品制备
4.2.2 冲击回收实验
4.3 冲击回收产物的表征
4.4 结果及讨论
4.4.1 不同孔隙率的铌-硅粉末混合物的冲击反应行为
4.4.1.1 冲击回收产物的XRD结果分析
4.4.1.2 冲击回收产物的SEM结果分析
4.4.1.3 冲击回收产物的DSC分析
4.4.2 球磨预处理对铌-硅粉末混合物冲击反应的影响
4.4.2.1 未冲击前反应物粉末的XRD及 SEM形貌
4.4.2.2 冲击回收产物的XRD结果分析
4.4.2.3 冲击回收产物的SEM结果分析
4.4.2.4 冲击回收产物的DSC曲线
4.5 本章小结
第5章 铌-铝粉末混合物的冲击反应研究
5.1 引言
5.2 铌-铝粉末混合物的冲击回收实验
5.2.1 实验原料及冲击样品制备
5.2.2 冲击回收实验
5.3 冲击回收产物的表征
5.4 结果及讨论
5.4.1 初态混合反应物粉末的XRD及 SEM形貌
5.4.2 冲击回收产物的XRD图谱及Rietveld结构精修分析
5.4.3 冲击回收产物的SEM结果分析
5.4.4 冲击回收产物的DSC分析
5.5 本章小结
第六章 铌硅/铌铝粉末混合物的冲击反应机制探讨
结论
1.主要结论
2.未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间公开发表的论文
本文编号：3843875
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冲击合成材料发展概述
1.2.1 冲击结构相变合成-物理变化
1.2.2 冲击反应合成-化学反应
1.3 冲击化学反应机制概述
1.4 金属间化合物研究概述
1.4.1 金属间化合物的应用背景
1.4.2 金属间化合物的研究现状
1.5 本课题研究内容的提出
1.6 本论文的主要研究内容和章节安排
1.6.1 本论文的主要研究内容
1.6.2 论文的章节安排
第2章 冲击实验及表征分析方法
2.1 引言
2.2 冲击回收实验技术
2.2.1 二级轻气炮基本结构及工作原理
2.2.2 飞片测速方法及原理
2.2.3 样品冲击加载及样靶设计
2.3 冲击压力和温度的理论计算
2.3.1 密实态单质材料的冲击绝热线
2.3.2 密实态混合物的冲击绝热线
2.3.3 疏松混合物的冲击绝热线
2.3.4 冲击压力的计算
2.3.4.1 高速飞片击靶过程及击靶压力的计算
2.3.4.2 混合粉末的冲击压力的计算
2.3.5 混合粉末的冲击温度的计算
2.4 冲击回收产物的表征方法
2.4.1 X射线衍射分析及Rietveld结构精修
2.4.1.1 X射线衍射仪及数据测量
2.4.1.2 Rietveld全谱拟合结构精修
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.4.3 差示扫描量热(DSC)分析
2.5 本章小结
第3章 冲击强度对铌-硅化合物的冲击合成的影响
3.1 引言
3.2 铌-硅粉末混合物的冲击回收实验
3.2.1 实验原料及冲击样品制备
3.2.2 冲击回收实验
3.3 冲击回收产物的表征
3.4 结果及讨论
3.4.1 初态混合反应物粉末的XRD及 SEM形貌
3.4.2 冲击回收产物的XRD图谱及Rietveld结构精修分析
3.4.3 冲击回收产物的SEM结果分析
3.4.4 冲击回收产物的DSC分析
3.5 本章小结
第4章 反应物初始状态对铌-硅化合物冲击合成的影响
4.1 引言
4.2 冲击回收实验
4.2.1 实验原料及冲击样品制备
4.2.2 冲击回收实验
4.3 冲击回收产物的表征
4.4 结果及讨论
4.4.1 不同孔隙率的铌-硅粉末混合物的冲击反应行为
4.4.1.1 冲击回收产物的XRD结果分析
4.4.1.2 冲击回收产物的SEM结果分析
4.4.1.3 冲击回收产物的DSC分析
4.4.2 球磨预处理对铌-硅粉末混合物冲击反应的影响
4.4.2.1 未冲击前反应物粉末的XRD及 SEM形貌
4.4.2.2 冲击回收产物的XRD结果分析
4.4.2.3 冲击回收产物的SEM结果分析
4.4.2.4 冲击回收产物的DSC曲线
4.5 本章小结
第5章 铌-铝粉末混合物的冲击反应研究
5.1 引言
5.2 铌-铝粉末混合物的冲击回收实验
5.2.1 实验原料及冲击样品制备
5.2.2 冲击回收实验
5.3 冲击回收产物的表征
5.4 结果及讨论
5.4.1 初态混合反应物粉末的XRD及 SEM形貌
5.4.2 冲击回收产物的XRD图谱及Rietveld结构精修分析
5.4.3 冲击回收产物的SEM结果分析
5.4.4 冲击回收产物的DSC分析
5.5 本章小结
第六章 铌硅/铌铝粉末混合物的冲击反应机制探讨
结论
1.主要结论
2.未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间公开发表的论文
本文编号：3843875
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3843875.html
