SiC-Ti-Al界面固相反應(yīng)的研究.pdf

1、SiC/金屬界面固相反應(yīng)是SiC在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、金屬基復(fù)合材料等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用所要解決的一個關(guān)鍵性問題.本研究針對SiC/Ti-Al(TiAl、Ti<,3>Al)平面界面偶,對SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)展開全面深入的研究工作,有助于今后在此基礎(chǔ)上探討有效抑制SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng),改善SiC/Ti-Al界面結(jié)構(gòu)和性能的方法,為SiC增強(qiáng)Ti-Al基復(fù)合材料及SiC/Ti-Al基合金高溫復(fù)合構(gòu)件的研究開發(fā)奠定基礎(chǔ). 對Si

2、C/Ti、SiC/Ti-Al界面偶進(jìn)行不同溫度、不同時間的等溫處理,利用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等分析儀器研究了SiC/Ti、SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)層的形貌、成分分布、微結(jié)構(gòu)、相組成等,以及熱處理溫度、時間對它們的影響.對SiC/Ti、SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)過程進(jìn)行了熱力學(xué)分析,并對熱處理過程中反應(yīng)層成長的動力學(xué)特征進(jìn)行了初步探討. 研究表明,SiC/Ti界面固相反應(yīng)

3、形成Ti<,5>Si<,3>C<,x>和TiC.經(jīng)1100℃×5h熱處理,試樣的反應(yīng)區(qū)厚度約為1501μm,反應(yīng)層呈現(xiàn)均勻連續(xù)的結(jié)構(gòu),兩種反應(yīng)產(chǎn)物相均勻地分布于整個反應(yīng)層中,未發(fā)生分層現(xiàn)象.對反應(yīng)產(chǎn)物的形成進(jìn)行了熱力學(xué)分析,并建立了SiC/Ti界面固相反應(yīng)模型. SiC/TiAl界面固相反應(yīng)形成TiAl<,2>、TiC和Ti<,5>Si<,3>C<,x>.經(jīng)1050℃×10h熱處理,試樣的反應(yīng)層厚度為61μm,結(jié)構(gòu)為TiC/(T

4、i<,5>Si<,3>C<,x>+TiC)/TiAl<,2>(從SiC側(cè)到TiAl側(cè)).SiC/Ti<,3>A1界面固相反應(yīng)形成Ti<,2?Al、TiC和Ti<,5>Si<,3>C.經(jīng)1050℃×10h熱處理,試樣的反應(yīng)層厚度為8μm,結(jié)構(gòu)為TiC/(Ti<,5>Si<,3>C<,X>+TiC)/Ti<,2>Al(從SiC側(cè)到Ti<,3>Al側(cè)).對反應(yīng)產(chǎn)物的形成進(jìn)行了熱力學(xué)分析,并建立了SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)模型.在Si

5、C/Ti-Al界面固相反應(yīng)中優(yōu)先形成TiC和Ti<,5>Si<,3>C<,x>.初步探討了SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)層生長的動力學(xué)特征,建立了反應(yīng)層生長的動力學(xué)方程.研究表明,SiC/Ti-Al界面固相反應(yīng)遵守拋物線型的反應(yīng)動力學(xué)機(jī)制,反應(yīng)動力學(xué)方程分別為:TiAl:K=8.47×10<'-3>exp(-322×10<'3>/RT),m<'2>/sTi<,3>Al:K:1.87×10<'-5>exp(-259×10<'3>/RT),