Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷的燃烧合成与致密化

采用燃烧合成法，通过调整反应体系成分并控制凝固过程，成功制备了金属Cr相分布均匀、尺寸可达亚微米级的Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷．研究了聚合物及体系成分对金属陶瓷微观组织和燃烧合成过程的影响．结果表明，添加聚合物显著降低了Al-Cr2O3-A12O3体系的引燃温度，缩短了引燃时间，并改善了Cr颗粒在陶瓷基体上的分布均匀性．加入稀释剂Al2O3以及Cr2O3过量可细化Cr颗粒，使Al2O3基体变为Al2O3和Al(Cr)2O3．对燃烧合成熔体施加较低的压力，获得了致密的Cr-Al(Cr)2O3金属陶瓷，解决了燃烧合成致密化的问题．     

Co-Al2O3金属陶瓷的制备与燃烧合成反应控制

应用燃烧合成法制备Co-Al2O3金属陶瓷,通过添加稀释剂Al2O3和反应性添加物TiO2控制燃烧合成反应,并探讨了其对金属陶瓷组织结构的影响。利用Al-Fe2O3助燃体系控制热爆反应的起始温度,使热爆反应在1050K左右进行,制备了Co-Al2O3金属陶瓷的中空件,并获得了金属相细小、均匀分布于陶瓷基体中的Co-Al2O3金属陶瓷。     

Cu-Cr复合材料的燃烧合成-熔铸过程的研究

提出了制备大功率真空断路器中Cu-Cr触头复合材料的燃烧合成-熔铸工艺.通过对CuO-Cr2O3-Al反应体系的热力学计算,分析了该体系发生燃烧合成反应并形成Cu-Cr合金熔体的可行性,研究了熔体的凝固过程和最终获得材料的显微组织.结果表明,以廉价的CuO、Cr2O3、和Al粉为原料,利用燃烧合成-熔铸工艺可以制备晶粒细小的Cu-Cr复合材料.     

燃烧合成-铸造法制备氧化铝基金属陶瓷的研究

用燃烧合成一铸造法成功制备了致密度较高的Al2O3-Cr和Al2O3(-Cr2O3)-Cr金属陶瓷，研究了稀释剂Al2O3和Cr2O3及凝固冷却速度对金属陶瓷显微组织的影响。结果表明，添加Al2O3或Cr2O3稀释剂，可有效控制燃烧反应的剧烈程度，并形成Cr相和陶瓷基体的共晶组织。在石墨铸型冷却条件下，Cr相在陶瓷基体上分布均匀、尺寸细小，达到了亚微米级尺度。     

燃烧合成Cr-(Al,Cr)2O3金属陶瓷的耐磨性能

用热爆燃烧合成法结合熔体施压致密化，制备了相对密度约90％的Cr-（Al，Cr）2O3金属陶瓷，金属Cr颗粒均匀弥散分布于陶瓷板片间或板片内，尺寸可达200nm左右．研究了金属陶瓷的耐磨性能．结果表明，干摩擦条件下，金属陶瓷具有优良的耐磨性能；磨损体积与稀释剂Al2O3加入量和过量Cr2O3的含量有关，两者合理搭配可使Cr-（Al，Cr）2O3的磨损体积小于粉末烧结氧化铝陶瓷的磨损体积．磨损机理主要是块状剥落．油润滑后，147N载荷下，金属陶瓷经6000m滑动距离仍基本无磨损体积损失；随载荷提高，磨损体积有所增大，但仍比Cr12MoV钢小一个数量级以上．     

氧化铝陶瓷基复合材料的制备与微观组织

采用燃烧合成法在陶瓷和石墨铸型中成功制备了Al2O3-Cr和Al2O3-(Cr2O3)-Cr陶瓷基复合材料。通过热力学计算与分析，探讨了AlO3和Cr2O3稀释剂与反应起始温度、绝热温度的关系。加入稀释剂使反应起始温度升高，而绝热温度降低。研究了稀释剂和冷却条件对复合材料微观组织的影响。改变稀释剂配比可得到Al2O3和Al2O3-Cr2O3固溶体基复合材料，在稀释剂含量适当时，金属Cr相细小、均匀地分布于氧化铝陶瓷基体，尺寸达到亚微米级；石墨型所得试样组织的均匀性和微细度优于陶瓷铸型。     

Al-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的反应机制及动力学模型

开发了Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法合成新型(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料,研究了Al-Zr(CO3)2体系的反应热力学、反应动力学及反应机制.结果表明:Al-Zr(CO3)2体系起始反应温度为850℃,且在铝熔体(850～1100℃)温度范围内反应能自发进行.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明:反应合成的强化相为Al3Zr和α-Al2O3颗粒,其尺寸为0.1～1 μm,且在基体中弥散分布.反应过程中复合熔体水淬实验分析表明:反应析出的Zr量随反应时间延长而增大,当反应进行10 min就达到了总增量的90%,整个合成反应时间为15 min,且合成过程前期(反应3 min前)主要受化学反应控制,合成过程后期(反应10 min后)主要受扩散控制.Al-Zr(CO3)2体系中关键反应ZrO2与Al按反应-扩散-破裂机制进行,并建立了反应原理图、反应动力学模型和反应时间的动力学方程.     

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.     

电场作用下燃烧合成TiC-Al2O3-Al致密复合材料的研究

以3TiO2 3C (4 x)Al反应体系为对象,利用电场的激活作用和燃烧合成过程中形成的液态Al对合成产物的渗透作用,探讨了在无外加机械压力的条件下直接燃烧合成致密TiC-Al2O3-Al复合材料的可能性.结果表明,外加电场可提高体系的绝热燃烧温度,从而突破该体系只能在x＜10 mol下发生燃烧合成反应的热力学限制;而且,随着体系中过余Al量x的增加,合成的TiC和Al2O3晶粒尺寸减小,合成材料的致密性提高.当体系中过余Al量x=14 mol、E=25 V/cm时,直接燃烧合成了致密性达92.5%的TiC-Al2O3-Al复合材料,且该材料具有如下力学性能硬度HRC=56.5,抗弯强度σf=531 MPa,断裂韧性K1C=10.96MPa·m1/2.     

MoSi2/Mo复合材料的燃烧合成-熔铸过程的研究

在分析MoO3-Al-Si体系SHS反应热力学的基础上,探讨了SHS-熔铸工艺制备MoSi2/Mo原位复合材料的可能性,研究了复合材料的原位形成过程。结果表明,MoO3-Al-Si体系的绝热燃烧温度高于4119K,能使合成产物熔化;在液态合成产物中,熔融的Al2O3能与液态的Mo和Si分离,从而可获得较纯净的Mo-Si高温熔体;Mo-Si高温熔体在凝固过程中原位形成MoSi2/Mo复合材料,而且随着复合材料中Mo含量的增加,MoSi2颗粒的尺寸减小。因此,通过SHS-熔铸工艺可以同步实现MoSi2/Mo复合材料的原位合成与液态成型一体化。     

TiB-Ti基金属陶瓷的燃烧合成

通过自蔓延高温燃烧合成 ,结合准热等静压工艺 (SHS/PHIP)制备了相对密度超过 94%的TiB xTi基金属陶瓷复合材料 ,研究了金属Ti含量对燃烧合成TiB Ti基金属陶瓷复合材料的影响。研究结果表明 :随着Ti含量的增加 ,绝热温度、燃烧温度和燃烧速度均降低 ,反应产物主要由TiB和Ti两相组成 ,部分产物还有TiB2 相存在 ,产物组织中 ,TiB相主要有针状、棒状和片状等形态 ,增强相的尺寸随Ti含量的增加而减小 ;随Ti含量的增加 ,产物的抗弯强度、抗拉强度、抗压强度和断裂韧性提高 ,且在Ti含量为 40 % (质量分数 )时达到最大值     

聚合物对Al-Cr2O3体系燃烧合成的影响

考究了聚合物对Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系燃烧合成过程的影响。结果表明添加聚合物不仅能使铝热反应型体系更易点燃，燃烧波蔓延速度加快，而且还能提高自蔓延燃烧温度，使Ａｌ－Ｃｒ２Ｏ３体系燃烧模式趋向式稳态平面燃烧。     

Preparation and preliminary testing of cermet inert anode for aluminum electrolysis

1　INTRODUCTIONAluminumhasthelargest productivityamongthenonferrousmetals ,2 4Mtperyearintheworld .Whilegreatprogresshavebeenmadeintheprimaryaluminum production ,theindustrycontinuestopur sueresearchtosolvesomeformidablechallenges ,suchas quitealargeenergyintensity(14 0 0 0 15 0 0 0kW·hpertonaluminum) ,highcon sumptionofcarbonanode(5 0 0 6 0 0kgpertonalu minum) ,significantemissionsofgreenhousegas(1.71tpertonaluminum )andotherdetrimentalgases ,highcapitalinvestmentandcost[1] .Inertelectr…     

Yb2O3或Y2O3掺杂Cu-(NiFe2O4-10NiO)惰性阳极的导电性和耐蚀性

在氧分压约为100 Pa的氮气氛下烧结制备了掺杂Y2O3、Yb2O3的10Cu-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷,并对其进行导电性能测试和10h(Na3A1F6-Al2O3体系中)铝电解实验.采用XRD、SEM和EDS分析稀土氧化物以及其与陶瓷基体反应产物的分布,考查电解实验后材料表层显微结构变化尤其是金属相的流失情况,评价稀土氧化物的添加对金属陶瓷电解初期腐蚀行为的影响.结果表明:掺杂稀土氧化物均使NiO相呈连通迹象,掺杂Yb2O3金属陶瓷晶粒较未掺杂的粗大,其与陶瓷相反应生成物成点线状分布于NiFe2O4相晶界,Y2O3与陶瓷相反应生成物则分布于NiO与NiFe2O4相间;所制备材料具有半导体特征,随着稀土氧化物的掺杂,材料导电性呈下降趋势;掺杂稀土氧化物尤其是Yb2O3有利于提高材料的耐蚀性能.     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.