TiAl自蔓延高温合成反应的机理

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第’ &卷 第(期 ’ " " (年&月
甘!肃!工!业!大!学!学!报 Y G O L = , H G I8 , = 4 OD = B P 5 L 4 B K I7 5 3 < = G H G RG > R
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形成熔点较低的 2 H粉 与 7 B粉 的 接 触 表 面 进 行 ! 图 $ 中方框能谱分 析 7" # 为* 从 7 B 2 H 7 B !) / "i # ) ("
图 8! 实验装置示意图 : / ; 8!! , * < ( " / ,& ’ " * 6 " ’ ( , / 3 / " 0 %
相图上看 ! 不同比例的 2 H和 7 B 2 H ( 混合物熔点可在 因此生成 7 . . ") / $ ’ \ 和 !( / " \ 之间变化 ! B 2 H ( 的 熔融的 2 反应在温度超 过 . . ") / $ ’ \! H液 包 围 7 B 粉时就 开 始 进 行 ) 如 图 / 所 示! 7 B粉 中 存 在 空 洞 和 间隙 ! 在毛细管作用下 ! 熔融的 2 H液浸入的 7 B粉内 部! 形成 7 B粉被熔融 的 2 H液 分 割 成 许 多 小 块 的 形 状! 图.显 示 大 的 轮 廓 是 一 个 原 始 7 粉的形状! 已 B
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表 8!? /粉和 4 3粉的基本情况 ? ( 5 ; 8!! * , / ’ / , ( " / & ) 6& ’2 & + $ * . * $? / ( ) $4 3 2
原料 7 B粉 2 H粉 粒度 &g! ^! " " ! " &g! ^! " " ’ " 纯度 & &) ! ! & &) / * 产地 长沙 北京 生产方法 喷雾法 还原法 备注 颗粒状 不规则块状
杂’ 耗 能 大’ 成 本 高) 用自蔓延高温合成" 法制 M 9 M# 备7 成 本 低’ 产物 B 2 H金属间化合 物 具 有 工 艺 简 单 ’
$!*) 纯等优点 ( $ 是7 B 2 H制 备 方 法 研 究 的 一 个 新 重 %) 点) 本文采用燃 烧 波 淬 熄 法 ( $ 研究了 M 9 M法制备
)’ 第 ( 期 !!!!!!!!!!!!!! 王晓军等 $ () 7 B 2 H自蔓延高温合成反应的机理 !!!!!!!!!! !!!!!!!
匀后在一个钢模具中 单 轴 双 向 压 制 成 直 径 ! / 11! 高! 相对密度约. ! 这个 % 11 的 圆 柱 形 压 坯 " "i # 圆柱形压坯 的 一 半 " 约 & 11# 被 推 出 模 具! 其余部 分仍留在模具内 ) 将圆柱形压坯连同钢模具一起放 进反 应 室 ! 抽 真 空 后 充 入 ") 给位于 ! JQ ,的 氩 气) 炽热的 压坯顶面上方 约 ’ 11 的 点 火 石 墨 片 通 电 ! 石墨片加热压坯顶 面 数 秒 后 将 其 点 燃 ! 切断点火电 源) 燃烧波在压坯内自上而下蔓延 ! 当到达模具顶面 附近时 ! 由于模具 的 冷 却 作 用 而 自 行 熄 灭 ) 这 样! 压 坯自下而上的不同区域就保留了反应过程的不同阶 段$ 未反应阶段 % 开始阶段 % 中间阶段和完成阶段 ) 用 电镜和能谱对压坯 的 不 同 区 域 进 行 对 比 研 究 ! 就能 获得燃烧反应的各个阶段的反应情况 )
在 )
世界上 $ 美国等国的 7 B 2 H基 合 金 已 研 究 到 第 三 代 $ 我国北京科技大学陈国良教授等也研究发展了高温
() 高性能的高铌 7 目前生产 7 B 2 H合 金 ! ) B 2 H基 合 金
7 B 2 H反应的机理 )
的典型工艺有挤压 g 锻造方法 ’ 等温锻造方法 ’ 常温
= B 4 1 较高弹性模 B 2 H金 属 间 化 合 物 具 有 低 密 度 ’ !! 7 量’ 良好的高温性 能 ’ 抗 蠕 变 和 抗 氧 化 能 力 的 特 点$ 是Z 可广泛应用于汽车和 B基高温合金的替代材料 $ 航空发动机的高温部件如涡轮盘和叶片等
( !!/) !) 铸 造 方 法 和 粉 末 冶 金 方 法( 这些方法大多工艺复 )
O * , ( ) / 6 <& ’ 6 * 3 ’ 1 . & ( ( " / ) / 1 " * < * . ( " # . * 6 ) " * 6 / 6& ’? / 4 3 2 2 0 00 2 %
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7 B 2 H自蔓延高温合成反应的机理
’ 王晓军!! !范群成!!夏天东’!陈学定’!顾美转!!肖国庆! " # !)西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室 $陕西 西安 !* ! " " / &% ’)兰州理工大学 材料科学与工程学院 $甘肃 兰州 !* ( " " $ "
摘要 "用燃烧波淬熄法研究了大颗粒 7 通过电镜 B粉和 2 H粉制备 7 B 2 H金属间化合物的自蔓延高温合成反应机理 ) 反应过程可用毛细铺展 界面反应机制解释 ) 熔融的 2 首 观察和能谱分析发现 " # H在 整 个 反 应 过 程 中 起 着 主 要 作 用 ! 先熔融的 2 并在接触面生成 7 反应放出的热 H液通过 7 B粉间的毛细管作用以薄膜的形 式 铺 展 在 7 B粉 表 面 ! B 2 H () 量有利于加速反应的进行 ! 促使 7 但是 生 成 的 7 B 2 H B进一步反应生成 7 B 2 H ) B 2 H H液 与 7 B粉 的 接 ( 与 7 ( 层阻碍了 2 触! 制约了反应的进行 ) 最后 ! 在试样中可以同时看到完全反应的 7 B粉和未完全反应的 7 B粉 ) 关键词 "自蔓延高温合成 #淬熄法 # #金属间化合物 #反应机理 7 B 2 H 中图分类号 ! 7 ( ’ *!! 文献标识码 !2
’ ! ! $ ;9: ZC O 5 # ? B = 8D J 5 B # N < O , = C @ 2‘ 8 O G # E B = >$ >
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’ " " ’ # ! ! # ’ % !! 收稿日期 ! # $ 男$ 陕西岐山人 $ 讲师 $ 博士生 ) ! & * " # !! 作者简介 !王晓军 "
8! 实验方法
实验选用颗粒较 粗 的 7 原料的基 B粉 和 2 H粉 $ 本情况见表 !) 实验装置示意图如图 ! 所示 ) 7 B粉和 秤好的料在研钵中混合均 2 H粉选用理想化学配比 $
4 5 H I # L G , , K B = B < # K 5 1 5 L , K O L 54 = K < 5 4 B 4G I B = K 5 L 1 5 K , H H B 3 47 B 2 HS G , L 4 57 B , = ?2 HU G T ? 5 L 4 )7 < 51 B # U U > >< > U R R3 3 L G 4 K L O 3 K O L 55 P G H O K B G = B =K < 5A O 5 = 3 < 5 ?4 , 1 H 5 B 4G S 4 5 L P 5 ?T B K <4 3 , = = B = H 5 3 K L G =1 B 3 L G 4 3 G M :J# , = ? U >5 U R" , = , H N 5 ?T B K <5 = 5 L B 4 5 L 4 B P 5C # L , 5 3 K L G 1 5 K L : a C# ) 7 < 5 L 5 4 O H K 44 < G TK < , K K < B 4U L G 3 5 4 43 , =S 55 W # R > R? U R4 U R" H , B = 5 ?T B K <K < 51 5 3 < , = B 4 1G I3 , B H H , L L 5 , ? B = = ?S G O = ? , L O L I , 3 5L 5 , 3 K B G =)7 < 51 G H K 5 =, H O 1 B = O 1 U U R4 U >, R4 $ < 5 3 , B H H , L K K L , 3 K B G =3 , O 4 5 4 K < 51 G H K 5 =, H O 1 B # H , 4,P 5 L B 1 G L K , = K L G H 5 B =K < 5 4 = K < 5 4 B 4U L G 3 5 4 4 ) c B L 4 KK U R, U R R U R = O 14 L 5 , ? B = =K < 54 O L I , 3 5G I K < 5 K B K , = B O 1U G T ? 5 L 4, = ?4 G 1 57 B 2 H 5 , LG =K < 53 G = K , 3 K B = = K 5 L I , 3 5 ) U >G U U >B (, $ < 5L 5 , 3 K B G =< 5 , K 4 5 5 ? 4 K < 5 L 5 , 3 K B G =, = ?7 B 2 H B 43 L 5 , K 5 ?G =K < 53 G = K , 3 K B = B = K 5 L I , 3 5G I7 B 2 H = ?7 B 7 < 5 =K U > (, $ $ G T ? 5 L 4 ) O K1 G L 57 B 2 H 5 , L , K 5K < 51 G H K 5 =, H O 1 B = O 1, = ?7 BU G T ? 5 L 4 S H G 3 V B = < 5L 5 , 3 K B G =) I B = , H H U U >K R (4 S G K <I O H H 5 , 3 K 5 ?7 B G T ? 5 L 4, = ?U , L K B , H H 5 , 3 K 5 ?7 B G T ? 5 L 43 , =S 54 5 5 = B =K < 54 , 1 H 5 ) RL U RL U U
ห้องสมุดไป่ตู้
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