TiC-Al-,2-O-,3--Fe復(fù)合材料的合成與制備.pdf

1、該研究探索了一條低成本合成高性能TiC-Al<,2>O<,3>/Fe復(fù)合材料的新途徑,以天然礦物鈦鐵礦(FeTiO<,3>)、鋁粉和石墨為主要原料,采用自蔓延高溫合成技術(shù),原位鋁熱碳熱還原法,合成TiC-Al<,2>O<,3>/Fe復(fù)合材料,進一步采用熱壓燒結(jié)技術(shù),避免了顆粒的界面污染,改善了界面的結(jié)合性,獲得了性能優(yōu)良的TiC-Al<,2>O<,3>/Fe復(fù)合材料.對反應(yīng)的熱力學(xué)過程進行了理論分析和實驗研究,探討了合成TiC-Al<,

2、2>O<,3>/Fe的反應(yīng)動力學(xué)過程,對合成的復(fù)合材料進行了性能測試和微觀結(jié)構(gòu)分析.通過對反應(yīng)過程的熱力學(xué)理論計算,結(jié)合差熱分析,熱重分析,X射線衍射物相分析,分析了鈦鐵礦(FeTiO<,3>)鋁熱碳熱還原合成TiC-Al<,2>O<,3>/Fe的熱力學(xué)機理.通過對不同反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物的顆粒形貌及大小等微觀結(jié)構(gòu)的觀察,初步分析了反應(yīng)過程中的形成動力學(xué)過程.在Ti-O-Al-Fe-C體系中,熱力學(xué)上最穩(wěn)定的化合物是Al<,2>O<,3>、TiC

3、,Ti<,x>O<,y>作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物存在于反應(yīng)的某一階段,但充分反應(yīng)后,它們終將消失而為TiC的生成所取代.TiC的反應(yīng)形成機理是:首先,FeTiO<,3>被Al還原生成Al<,2>O<,3>、Ti<,x>O<,y>和α-Fe;然后,Al繼續(xù)與Ti<,x>O<,y>反應(yīng),把氧一步一步還原出來,直至生成[Ti];活性很高的[Ti]與C發(fā)生反應(yīng)生成TiC;TiC顆粒長大的過程是,先形成富Ti缺C的TiC<,x>,然后TiC<,x>繼續(xù)