动力学因素对 cr-ti-c 体系自蔓延高温.doc
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动力学因素对 cr-ti-c 体系自蔓延高温,提 要本文研究了 cr-ti-c 体系自蔓延高温合成(shs)反应热力学，探讨了动力学因素(如反应物粒度、成分等)对体系 shs 反应合成产物的影响规律。研究表明，c 粒度对 cr-ti-c 体系 shs 反应产物的影响最大，而 ti 粒度次之，cr 粒度影响最小。在 cr-ti-c 体系中，cr 含量从 10 增加到...
内容介绍
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提 要
本文研究了 Cr-Ti-C 体系自蔓延高温合成(SHS)反应热力学，探讨了动力学因素(如反应物粒度、成分等)对体系 SHS 反应合成产物的影响规律。
研究表明，C 粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响最大，而 Ti 粒度次之，Cr 粒度影响最小。
在 Cr-Ti-C 体系中，Cr 含量从 10 增加到 50 wt.%时，反应产物的相组成发生了明显改变，高 Cr 含量对应形成高铬碳化物，且主要产物(Ti,Cr)C 的颗粒平均尺寸由~8μm 减小到~2μm；当 Cr 含量为 20 wt.%时，Cr 在 TiC 的固溶度最大。
配比实验表明，当Ti/C摩尔比从 0.6 增加到 1.2 时，Cr在TiC中的固溶度减小，TiC的晶格参数逐渐增大，主要产物(Ti,Cr)C的尺寸从~1μm增加到~5μm，且其形貌越来越趋于球形。随着TiC/Cr7C3的体积比由 1:3 增加到 3:1，无论是氩气保护还是钢液浇铸条件下，反应越来越容易发生，且形成的TiC含量逐渐增加，形貌渐趋圆整。
关键词：Cr-Ti-C 体系，自蔓延燃烧合成(SHS)，动力学因素
提 要 i
第一章 绪论 3
1.1 选题意义 3
1.2 自蔓延高温合成反应概述 4
1.3 TiC 陶瓷颗粒增强金属基复合材料研究现状 5
1.3.1 低熔点金属 5
1.3.2 中等熔点金属 7
1.3.3 高熔点金属 8
1.4 动力学因素对 SHS 反应的影响 10
1.4.1 反应物成分 10
1.4.1.1 添加金属相含量 11
1.4.1.2 配比 11
1.4.2 反应物粒度 11
1.5 SHS 反应机理研究现状 12
1.5.1 过程激活能法 12
1.5.2 热分析法 13
1.5.3 实时 X 射线衍射法 13
1.5.4 燃烧波前沿淬熄法 15
1.6 研究内容 17
第二章 实验方法 19
2.1 实验材料 19
2.2 实验方法 20
2.2.1 压坯的制备 20
2.2.2 压坯的反应 21
2.2.3 产物的检测 22
2.2.3.1 X 射线衍射分析 22
2.2.3.2 扫描电镜和能谱分析 23
2.2.3.3 性能测试 23
2.2.4 技术路线 24
第三章 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应热力学计算 25
3.1 引言 25
3.2 标准吉布斯自由能变化和标准反应焓变 25
3.3 Cr-Ti-C 体系绝热燃烧温度的计算 26
3.4 本章小结 29
第四章 反应物粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 31
4.1 引言 31
4.2 Ti 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 31
4.2.1 Ti 粉粒度对产物相组成的影响 31
4.2.2 Ti 粉粒度对产物微观组织的影响 32
4.3 C 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 34
4.3.1 C 粉粒度对产物相组成的影响 34
4.3.2 C 粉粒度对产物微观组织的影响 35
4.4 Cr 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 37
4.4.1 Cr 粉粒度对产物相组成的影响 37
4.4.2 Cr 粉粒度对产物微观组织的影响 39
4.5 本章小结 40
第五章 反应物成分对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 41
5.1 引言 41
5.2 Cr 含量对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 41
5.2.1 Cr 含量对 SHS 反应产物相组成与微观组织的影响 41
5.2.1.1 Cr 含量对产物相组成的影响 41
5.2.1.2 Cr 含量对产物微观组织的影响 44
5.2.2 30 wt.%Cr-Ti-C 体系 SHS 反应路径初步探讨 45
5.3 Ti/C 摩尔比对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 50
5.3.1 Ti/C 摩尔比对产物相组成的影响 50
5.3.2 Ti/C 摩尔比对产物微观组织的影响 52
5.4 TiC/Cr7C3体积比对Cr-Ti-C体系SHS反应产物的影响 56
5.4.1 氩气保护条件下 SHS 反应产物相组成与微观组织 56
5.4.1.1 氩气保护条件下产物的相组成 56
5.4.1.2 氩气保护条件下产物的微观组织 57
5.4.2 颗粒局部增强钢基复合材料的制备 59
5.4.2.1 产物相组成分析 60
5.4.2.2 产物的微观组织分析 61
5.4.2.3 性能测试 62
5.5 本章小结 64
第六章 结 论 66
参考文献 67
论文题目：动力学因素对 Cr-Ti-C 体系自蔓延高温 75
摘 要 75
Abstract 77
致 谢 80
导师简介 81
本文研究了 Cr-Ti-C 体系自蔓延高温合成(SHS)反应热力学，探讨了动力学因素(如反应物粒度、成分等)对体系 SHS 反应合成产物的影响规律。
研究表明，C 粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响最大，而 Ti 粒度次之，Cr 粒度影响最小。
在 Cr-Ti-C 体系中，Cr 含量从 10 增加到 50 wt.%时，反应产物的相组成发生了明显改变，高 Cr 含量对应形成高铬碳化物，且主要产物(Ti,Cr)C 的颗粒平均尺寸由~8μm 减小到~2μm；当 Cr 含量为 20 wt.%时，Cr 在 TiC 的固溶度最大。
配比实验表明，当Ti/C摩尔比从 0.6 增加到 1.2 时，Cr在TiC中的固溶度减小，TiC的晶格参数逐渐增大，主要产物(Ti,Cr)C的尺寸从~1μm增加到~5μm，且其形貌越来越趋于球形。随着TiC/Cr7C3的体积比由 1:3 增加到 3:1，无论是氩气保护还是钢液浇铸条件下，反应越来越容易发生，且形成的TiC含量逐渐增加，形貌渐趋圆整。
关键词：Cr-Ti-C 体系，自蔓延燃烧合成(SHS)，动力学因素
提 要 i
第一章 绪论 3
1.1 选题意义 3
1.2 自蔓延高温合成反应概述 4
1.3 TiC 陶瓷颗粒增强金属基复合材料研究现状 5
1.3.1 低熔点金属 5
1.3.2 中等熔点金属 7
1.3.3 高熔点金属 8
1.4 动力学因素对 SHS 反应的影响 10
1.4.1 反应物成分 10
1.4.1.1 添加金属相含量 11
1.4.1.2 配比 11
1.4.2 反应物粒度 11
1.5 SHS 反应机理研究现状 12
1.5.1 过程激活能法 12
1.5.2 热分析法 13
1.5.3 实时 X 射线衍射法 13
1.5.4 燃烧波前沿淬熄法 15
1.6 研究内容 17
第二章 实验方法 19
2.1 实验材料 19
2.2 实验方法 20
2.2.1 压坯的制备 20
2.2.2 压坯的反应 21
2.2.3 产物的检测 22
2.2.3.1 X 射线衍射分析 22
2.2.3.2 扫描电镜和能谱分析 23
2.2.3.3 性能测试 23
2.2.4 技术路线 24
第三章 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应热力学计算 25
3.1 引言 25
3.2 标准吉布斯自由能变化和标准反应焓变 25
3.3 Cr-Ti-C 体系绝热燃烧温度的计算 26
3.4 本章小结 29
第四章 反应物粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 31
4.1 引言 31
4.2 Ti 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 31
4.2.1 Ti 粉粒度对产物相组成的影响 31
4.2.2 Ti 粉粒度对产物微观组织的影响 32
4.3 C 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 34
4.3.1 C 粉粒度对产物相组成的影响 34
4.3.2 C 粉粒度对产物微观组织的影响 35
4.4 Cr 粉粒度对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 37
4.4.1 Cr 粉粒度对产物相组成的影响 37
4.4.2 Cr 粉粒度对产物微观组织的影响 39
4.5 本章小结 40
第五章 反应物成分对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 41
5.1 引言 41
5.2 Cr 含量对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 41
5.2.1 Cr 含量对 SHS 反应产物相组成与微观组织的影响 41
5.2.1.1 Cr 含量对产物相组成的影响 41
5.2.1.2 Cr 含量对产物微观组织的影响 44
5.2.2 30 wt.%Cr-Ti-C 体系 SHS 反应路径初步探讨 45
5.3 Ti/C 摩尔比对 Cr-Ti-C 体系 SHS 反应产物的影响 50
5.3.1 Ti/C 摩尔比对产物相组成的影响 50
5.3.2 Ti/C 摩尔比对产物微观组织的影响 52
5.4 TiC/Cr7C3体积比对Cr-Ti-C体系SHS反应产物的影响 56
5.4.1 氩气保护条件下 SHS 反应产物相组成与微观组织 56
5.4.1.1 氩气保护条件下产物的相组成 56
5.4.1.2 氩气保护条件下产物的微观组织 57
5.4.2 颗粒局部增强钢基复合材料的制备 59
5.4.2.1 产物相组成分析 60
5.4.2.2 产物的微观组织分析 61
5.4.2.3 性能测试 62
5.5 本章小结 64
第六章 结 论 66
参考文献 67
论文题目：动力学因素对 Cr-Ti-C 体系自蔓延高温 75
摘 要 75
Abstract 77
致 谢 80
导师简介 81
