2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
已閱讀1頁,還剩133頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、本文主要討論的是Ti-Al-C三元體系的熱力學分析和動力學機理。Ti2AlC和Ti3AlC2是Mn+1AXn相中的典型代表,它們兼具金屬和陶瓷優(yōu)異性能,具有金屬的高電導(dǎo)率、非常高的斷裂韌性及良好的可加工性,還具有陶瓷的高強度及良好的抗氧化等性能。然而Ti-Al-C三元體系中所包含的二元相、三元相較多,生成機理復(fù)雜,因此本文主要研究該體系的熱力學分析和動力學機理,分別涉及到Ti-Al-C體系的熱力學計算、無壓合成制備、動力學機理研究以及腐

2、蝕性質(zhì)測定。采用的分析測試儀器包括X-射線衍射儀、掃描電鏡、綜合熱分析儀及電化學工作站。 本文的研究重點在于用C++Build語言設(shè)計程序?qū)i-Al-C系統(tǒng)進行熱力學計算,計算出不同溫度下對應(yīng)的物質(zhì)標準生成吉布斯函數(shù)和化學反應(yīng)的標準反應(yīng)吉布斯函數(shù)變,判斷中間物質(zhì)的穩(wěn)定性和反應(yīng)進行的趨勢。利用三元體系相圖,確定各組元穩(wěn)定化學勢,預(yù)測反應(yīng)進行的路徑。 本文采用無壓燒結(jié)工藝合成Ti2AlC和Ti3AlC2材料來驗證熱力學計算

3、的結(jié)果。研究了溫度、原料種類(單質(zhì)粉Ti、Al和活性炭的混合粉或者TiC、Ti和Al的混合粉)以及摻雜Si對于合成過程和合成產(chǎn)物相組成的影響。以Ti2AlC和Ti3AlC2的結(jié)構(gòu)特征為基礎(chǔ),建立它們的量子結(jié)構(gòu)計算模型,根據(jù)離散變分密度泛函計算方法,計算出Ti2AlC和Ti3AlC2及摻Si系列的原子凈電荷以及共價鍵鍵級。 本文還研究Ti-Al-C體系熱動力學機理,對二元和三元不同體系進行了綜合熱分析。根據(jù)DSC曲線上不同升溫速率

4、的峰頂溫度,計算各體系發(fā)生反應(yīng)對應(yīng)的活化能。并結(jié)合熱力學計算結(jié)果,判斷反應(yīng)進行的路徑。 本研究還測試了課題組所合成的部分MAX相在不同酸堿溶液中的腐蝕性質(zhì)。 熱力學計算結(jié)果表明,在Ti-Al-C體系中,由原始單質(zhì)反應(yīng)可能產(chǎn)生的中間二元化合物有:TiC、Al4C3、TiAl、Ti3Al和TiAl3等。由標準生成吉布斯自由能計算結(jié)果得知這些化合物的穩(wěn)定性由強到弱依次為TiC>Al4C3>TiAl3>TiAl>Ti3Al。所以

5、在Ti-Al-C系中熱力學上最穩(wěn)定的化合物是TiC,而Al4C3、TiAl、Ti3Al和TiAl3等化合物作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物存在于反應(yīng)的某一階段,并有自發(fā)反應(yīng)生成TiC的趨勢,所以它們終將消失而為TiC所取代。 在Ti-Al-C體系合成Ti2AlC和Ti3AlC2的過程中,隨著溫度的升高,Al開始熔融并與Ti反應(yīng)生成Ti-Al化合物,先以TiAl3形式存在,TiAl3繼續(xù)與Ti反應(yīng)生成TiAl并進一步生成Ti3Al。同時C與Ti

6、反應(yīng)生成TiC,并溶解到Ti-Al液相中析出Ti2AlC或Ti3AlC2。當反應(yīng)溫度很高,Ti3AlC2的生成的趨勢大于Ti2AlC的生成。 無壓燒結(jié)合成結(jié)果表明,由2.0Ti/1.0Al/1.0C和3.0Ti/1.1Al/1.8C所得到的產(chǎn)物雖不完全相同,但是它們共同之處在于在700℃-1100℃期間都有Ti-Al化合物的出現(xiàn),而在高溫區(qū)1300℃-1500℃期間基本消失;Ti2AlC和TiC是穩(wěn)定存在于各個溫度區(qū)的化合物,而

7、Ti3AlC2在低溫下難以生成,在高溫時才有少量生成。3.0Ti/1.1Al/1.8C比2.0Ti/1.0Al/1.0C更容易生成Ti3AlC2。摻0.5molTiC后能夠在合成過程避免Ti-Al化合物的生成。量子化學計算表明,Ti3AlC2中的離子鍵和共價鍵,特別是Ti-Al之間的離子鍵比它在Ti2AlC中的強度要強。在Ti2AlC中加入Si之后,Si和Ti之間的相互作用要比Al和Ti之間的相互作用小,且加入Si之后共價鍵和離子鍵的強

8、度都有所減小。 熱分析研究表明,Ti-Al-C體系的反應(yīng)過程為:在溫度點660℃左右發(fā)生Al的融化,Al(s)-Al(l),是吸熱反應(yīng)。在溫度超過660℃發(fā)生了放熱反應(yīng),主要是Ti-Al間的反應(yīng),Al(1)+3Ti(s)→Ti3Al(s),表觀活化能為36.385kJ·mol-1。在此期間還伴隨著下列反應(yīng):Ti(s)+C(s)→TiC(s)和4Al(1)+3C(s)→Al4C3(s)。后兩個反應(yīng)的放熱量不太大,所以Ti-Al-C

9、體系的反應(yīng)初期階段以Ti-Al間的反應(yīng)為主。后期由TiC與Ti-Al間化合物反應(yīng)生成了三元化合物,即TiC+Al-Ti→Ti2AlC和/或Ti3AlC2。 靜態(tài)腐蝕結(jié)果表明,Ti2AlC和Ti3AlC2在酸堿腐蝕液中的腐蝕率都比較小,Ti2AlN和Ti3SiC2在特定酸里腐蝕率變化較大。Ti2AlC和Ti3AlC2在所有酸溶液里主要是晶間腐蝕,Ti2AlN在酸里的腐蝕以點蝕為主,Ti3SiC2沒有發(fā)生明顯腐蝕。這些材料耐堿腐蝕的

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論