鈦鐵礦鋁熱、碳熱原位合成TiC-Al-,2-O-,3--Fe-Al復合材料的研究.pdf

1、TiC-Al<,2>O<,3>/Fe-Al金屬陶瓷復合材料作為工具材料和耐磨材料表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。但目前常規(guī)的粉末冶金方法使得材料的制備成本較高，同時造成的陶瓷顆粒界面污染，嚴重影響了材料的力學性能。探索一條低成本制備高性能復合材料的新途徑，對推廣其應用具有重要意義。 本研究結(jié)合我國豐富的鈦鐵礦資源，以鋁熱、碳熱原位合成法，采用自蔓延高溫合成技術(shù)和反應燒結(jié)工藝制備了TiC-Al<,2>O<,3>/Fe-Al復合材料，對反應的熱力

2、學過程進行了理論分析和實驗研究，探討了FeTiO<,3>一Al-C體系的反應過程機理。本課題的開展對利用礦物為主要原料，原位合成金屬陶瓷的研究和產(chǎn)業(yè)化應用具有重要現(xiàn)實意義。 通過對熱力學理論計算、綜合熱分析和物相分析的研究，初步探討了FeTiO<,3>－Al－C體系的反應過程機理：當鋁、碳同時存在時，首先發(fā)生的是鋁熱還原；熔融的Al分別還原Fe<,2>O<,3>和FeTiO<,3>，隨著還原的進行，Ti<,x>O<,y>中氧含量

3、逐漸減少；當鋁已沒有足夠的還原能力時，此時由碳直接還原至TiC，然后富Ti缺C的TiC<,x>逐步形成接近化學計量比的TiC；固溶有Al的α-Fe逐步形成有序金屬間化合物。 在自蔓延高溫合成復合材料時，隨著預熱時間的延長，有利于有序化程度的提高，但很難將無序相完全消除。在750℃下進行熱處理，可以制備出以Fe<,3>Al有序金屬間化合物為主要成分的復合粉體。 1550℃/30MPa氬氣保護下反應燒結(jié)制備的致密復合材料，當