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电场辅助梯度功能材料制备及合成机理研究

安占军  
【摘要】:采用传统的自蔓延高温合成技术(Self-propagating High-temperature Synthesis,简称SHS)制备低放热体系复合材料存在反应不完全、杂质和缺陷多等缺点,在外电场的作用下,电场的焦耳热和质量传输效应,可以克服SHS技术的热力学及动力学局限性,使反应得以维持。本文采用电场(直流)辅助自蔓延高温合成(Field Activated Self-propagating High-temperature Synthesis,简称FASHS)技术制备了TiC-Ni-x%Fe和TiC-Al_2O_3-x%Fe体系梯度功能材料(Functionally Gradient Materials,简称FGM),该材料可被广泛应用于航空、航天和机械等领域。 本文从FGM的实际应用出发,对试验材料进行了设计和选择,以实现不同服役条件对复合材料综合性能的要求。按梯度层的设计方案,采用反应物逐层填料及双向加压法进行制坯。对比试验了单层均匀体和多层梯度反应物在不加电场和加电场两种情况下的合成反应。 采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射等分析方法对生成物的微观组织形貌及物相组成进行了分析;另外对合成材料的表面硬度、显微硬度和单层及多层反应物的燃烧波速度进行了测试。


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