TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)中的组织演变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区和已反应区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,TiC-Ni金属陶瓷自蔓延高温合成(SHS)的机理为溶解-析出机制,镍粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Ni溶液形成,Ti、Ni、C粉粒逐渐向Ti-Ni溶液中溶解,当Ti-Ni-C溶液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Ni3Ti基体.分析结果表明,该体系的燃烧合成具有不完全性,最终产物中残留少量Ni3Ti2 NiTi共晶体,这种反应的不完全性是由于使用了较粗的Ti粉和Ni粉.     

TiC-Ti复合材料自蔓延高温合成中的组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ti金属陶瓷自蔓延高温合成（SHS法）中的组织转变和反应机理。淬熄试样中保留了未反应区、反应区及已反应区。用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程，用能谱仪分析了各微区的成分变化，测量了燃烧温度Tc，并用XRD分析了反应产物的相组成。实验结果表明：TiC-Ti复合材料的自蔓延高温合成机理可以用溶解-析出机制来描述：Ti首先部分熔化，C溶解在Ti液中，并和Ti发生反应生成TiCx，随着温度的升高，TiCx熔化，形成Ti-C熔体，在降温过程中，细小的TiC大量从Ti-C熔体中析出并聚集，最终形成TiC增强Ti基复合材料。     

TiC-Al金属陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Al金属陶瓷自蔓延高温合成中显微组织的转变,淬熄试样中保留了未反应区、反应区及反应完成区.用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度和燃烧波蔓延速度,并用XRD分析了反应产物相的组成.结果表明,Ti-C-Al系燃烧反应起始于铝粉熔化后与固态钛粉反应生成Al3Ti,并随着反应温度的升高,TiC颗粒从溶有钛和碳的铝熔体中析出;当Al3Ti熔化后,从熔体中也析出TiC颗粒,最终产物组织中除大量的TiC颗粒分布于铝基体中外,还发现有少量的Al3Ti存在,可能与使用的钛粉和铝粉的原料颗粒较粗有关.     

Ni3Al金属间化合物自蔓延高温合成中的显微组织演变

为了研究用Ni粉和Al粉自蔓延高温合成(SHS)Ni3Al过程中的显微组织演变,用燃烧波淬熄法使蔓延的燃烧波自行熄灭,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析了淬熄试样中的显微组织,测试了燃烧温度,并用X射线衍射(XRD)分析了合成产物的相组成.结果表明,合成反应开始于Al的熔化,从而使Ni粉粒开始部分溶解,Ni与Al原子间的互扩散导致Ni3Al反应扩散层在未溶解的Ni粉粒表面形成并逐渐增厚.该反应具有不完全性,可能是实验中使用了较粗的Ni粉和Al粉的缘故.     

TiC-Cu复合材料自蔓延高温合成中的显微结构演变

用燃烧波前沿淬熄法研究了自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的显微结构演变,用扫描电子显微镜(SEM)观察了燃烧反应中原始粉、反应区和产物区的显微结构,用能谱仪(EDX)分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的机理为溶解-析出机制.铜粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Cu熔液形成,Ti、Cu、C粉粒逐渐向Ti-Cu熔液中溶解,当Ti-Cu-C熔液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Cu基体.     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

碳含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

实验表明在Ti—Al—C体系中，C含量对燃烧合成Ti3A1C2影响很大：C含量(原子分数)较低时(22．64％-28．07％)，燃烧产物主要物相为Ti2A1C；C含量较高时(29．31％-32．79％)，燃烧产物主要物相为Ti3A1C2．Ti3A1C2的燃烧合成反应温度高于Ti2A1C的燃烧温度，Ti3A1C2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布．从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度，探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理．     

燃烧合成Mg2Ni的反应过程研究

采用自蔓延及热爆两种燃烧模式成功合成了较纯的Mg2Ni金属间化合物。通过对不同预热温度下热爆反应过程的考查，证实在较低温度下，Mg-Ni体系存在固-固反应，且反应的程度随预热速度的降低而增大。采用在试样项部添加Al-Ti—C引燃剂的方法，在圆柱形钢模具内成功淬熄了Mg—Ni反应。对不同区域的XRD分析表明反应直接生成了Mg2Ni而没有中间产物。结合SEM及EDS分析，燃烧合成Mg2Ni分为以下几个过程：（1）预热阶段的固-固反应过程；（2）燃烧阶段的液相反应过程；（3）燃烧完成阶段的产物冷却结晶过程；（4）保温阶段的成分均匀化过程。     

反应态粒子喷射沉积Ti（C,N）-TiB2沉积体的组织与性能

基于自蔓延反应火焰喷射成形Ti(C,N)-TiB2基复相陶瓷材料技术,通过高速摄影、淬熄实验和粒子碰撞等手段,验证分析了喷射粉粒飞行燃烧过程中以反应态的存在与条件,研究了喷射粒子以反应态喷射沉积所得沉积体的组织与性能。结果表明,喷射粒子进入火焰场一定距离后,发生自蔓延高温合成反应,呈现反应态,该反应态粒子在沉积成形过程中,由于碰撞压缩弹性波、接触物理介质突变和热传导快速凝固等三方面作用导致了自蔓延反应的终止,沉积体的相组成多为反应组元的原始相与反应中间相,目标产物相含量较少,沉积体机械性能不高,实际应用中应避免该距离条件下反应态粒子的沉积成形。     

燃烧合成Mg2Ni的固相扩散-溶解-析出机理

采用自蔓延燃烧模式及热爆燃烧模式合成较纯的Mg2Ni金属间化合物。通过对不同预热温度下热爆反应过程的研究,证实在较低温度下,Mg-Ni体系存在固固反应,且反应的程度随预热速度的降低而增大。由于Mg-Ni体系为弱放热体系,因此燃烧过程为不完全燃烧。采用试样顶部添加引燃剂(Al-Ti-C)的方法,成功淬熄了Mg-Ni反应。对不同区域进行的SEM、EDS和XRD分析表明反应直接生成了Mg2Ni而没有中间相。     

低氮气压下燃烧合成Al掺杂β-SiC粉体的微波介电性能

以硅粉(Si)和炭黑(C)为原料、聚四氟乙烯(PTFE)为助燃剂、铝粉(Al)为掺杂源,在低压氮气气氛中通过燃烧合成的方法制备出Al掺杂β-SiC粉体.用XRD、SEM和EDS对其进行了表征,同时在频率8.2～12.4 GHz范围内对其进行介电常数的测试.结果表明未掺杂Al时生成富碳β-SiC粉体;当掺杂Al时并未生成AlN-SiC固溶体,而是Al原子进入到碳化硅晶格中占据硅的位置形成了Al/SiC固溶体,引起β-SiC晶格常数的逐渐增大.当Al掺杂含量为5 mol%时晶粒最小,同时出现了Al_2O_3杂质相,但是其介电常数实部和介电损耗达到最大值,同时对Al对β-SiC介电损耗的影响进行了讨论.     

Synthesis of sub-micron nickel particles coated onto aluminum powders via a modified polyol process

Aluminum is commonly used as a fuel additive for propellants. The main limitations to its use lie in comparatively slow ignition and oxidation/combustion kinetics. Combustion performance of aluminized propellants can be improved through the use of Ni-coated Al particles. Sub-micron to nano-sized particles, with their increased reactivity, also improve combustion performance. Hence, in these contexts, fine Ni particles coated onto commercially available micron-sized Al powders using a modified polyol process were synthesized and evaluated. Ni-coated Al powders of various compositions produced by this method showed significant improvement in oxidation kinetics compared to untreated Al powders. The onset oxidation temperatures for the Ni-coated Al powders were found to be significantly reduced compared to pure untreated Al.     

45（Ti＋C）＋55Fe（wt－％）的自蔓延燃烧反应过程

采用强制冷却方法使成分为４５（Ｔｉ＋Ｃ）＋５５Ｆｅ（ｗｔ－％）的混合粉压坯在燃烧合成时自行熄灭，得到了保留组织转变过程的产物。对其进行了Ｘ射线衍射分析和扫描电镜观察，计算了燃烧绝热温度Ｔ_（ａｄ），测定了实际燃烧温度Ｔ_ｃ和燃烧波温度轮廓。结果表明，燃烧是以固态反应为主的；固态反应引起了Ｔｉ粉和Ｆｅ粉内燃烧反应的非同步性，ＴｉＣ粒子分别在原Ｔｉ粉和Ｆｅ粉的位置相继形成；固态反应还导致了反应的不完全性，原子固态扩散的较低速率使尺寸较大的Ｆｅ粉内残留少量无ＴｉＣ粒子分布区。     

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

Microstructural Characterization of Cold-Sprayed Nanostructured FeAl Intermetallic Compound Coating and its Ball-Milled Feedstock Powders

It is difficult to deposit dense intermetallic compound coatings by cold spraying directly using the compound feedstock powders due to their intrinsic low-temperature brittleness. A method to prepare intermetallic compound coatings in-situ employing cold spraying was developed using a metastable alloy powder assisted with post-heat treatment. In this study, a nanostructured Fe/Al alloy powder was prepared by ball-milling process. The cold-sprayed Fe/Al alloy coating was evolved in-situ to intermetallic compound coating through a post-heat treatment. The microstructural evolution of the Fe-40Al powder during mechanical alloying and the effect of the post-heat treatment on the microstructure of the cold-sprayed Fe(Al) coating were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and x-ray diffraction analysis. The results showed that the milled Fe-40Al powder exhibits lamellar microstructure. The microstructure of the as-sprayed Fe(Al) coating depends significantly on that of the as-milled powder. The heat-treatment temperature significantly influences the in-situ evolution of the intermetallic compound. The heat treatment at a temperature of 500 °C results in the complete transformation of Fe(Al) solid solution to FeAl intermetallic compound. This article is an invited paper selected from presentations at the 2007 International Thermal Spray Conference and has been expanded from the original presentation. It is simultaneously published in Global Coating Solutions, Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Conference, Beijing, China, May 14-16, 2007, Basil R. Marple, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and Ghislain Montavon, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 2007.     

Effect of Mg composition on sintering behaviors and mechanical properties of Al–Cu–Mg alloy

Al–3Cu–Mg alloy was fabricated by the powder metallurgy (P/M) processes. Air-atomized powders of each alloying element were blended with various Mg contents (0.5%, 1.5%, and 2.5%, mass fraction). The compaction pressure was selected to achieve the elastic deformation, local plastic deformation, and plastic deformation of powders, respectively, and the sintering temperatures for each composition were determined, where the liquid phase sintering of Cu is dominant. The microstructural analysis of sintered materials was performed using optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) to investigate the sintering behaviors and fracture characteristics. The transverse rupture strength (TRS) of sintered materials decreased with greater Mg content (Al–3Cu–2.5Mg). However, Al–3Cu–0.5Mg alloy exhibited moderate TRS but higher specific strength than Al–3Cu without Mg addition.