本文選題：多孔材料　切入點：金屬間化合物　出處：《中國礦業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：Ti-Al系金屬間化合物由于密度低、比強度高、良好的抗腐蝕和高溫抗氧化性能等優(yōu)點,是一種性能介于多孔陶瓷和多孔金屬之間的新穎無機多孔材料。因此有望通過簡易、快速且無污染的制備工藝,使該類新型多孔材料能夠在大規(guī)模工業(yè)化中得到生產和應用。本文以粒徑相近的鈦粉和鋁粉為原料,首先按Ti/Al原子比為1:1的比例進行混料、壓制、真空燒結,研究了不同升溫速率(1℃/min,2℃/min,5℃/min,10℃/min)對Ti-Al基燒結坯燃燒溫度、膨脹行為、孔結構及抗氧化性能的影響。從真實溫度-時間曲線中可以看到試樣從655-661℃(點燃溫度)迅速升高至1018-1136℃(燃燒溫度),所用時間僅為25-55s,合成了具有高孔隙率且孔與孔之間相互連通的Ti-Al基金屬間化合物,并且在5℃/min時,燒結坯的開孔隙率達到了最大值59%,也意味著在該升溫速率下試樣經歷了最高的燃燒溫度(1136℃),也發(fā)生了最大的體積膨脹(48%)。另外,采用Ti/Al原子比為1:3的比例進行配料,并添加了Na Cl顆粒作為造孔劑,采用熱爆法合成了具有高孔隙的多孔TiAl_3金屬間化合物。熱爆曲線顯示試樣從668℃迅速升高至1244℃,相分析發(fā)現(xiàn)僅有TiAl_3相生成。當添加的造孔劑含量超過30vol.%時,多孔TiAl_3金屬間化合物的孔隙率可以很容易達到75%以上,并且表現(xiàn)出分等級的三種孔結構:復制于原始Na Cl顆粒的大孔隙,通過熱爆合成并存在于骨架間的小孔隙以及從骨架中析出的微小孔隙。此外,在制備的多孔TiAl_3骨架上及骨架間存在著幾種尺寸與形狀不同的孔隙,進而研究了不同燒結條件對燒結坯膨脹行為、相組成及孔結構的影響。當燒結溫度升至600℃保溫1h后,XRD結果中僅有少量的TiAl_3相生成,還有未反應的Ti和Al相,開孔隙率從生坯的22.2%增加至32.8%,這可歸結于低溫下的擴散反應。而溫度升高至TE出現(xiàn)時,Al元素完全消失,產物中僅生成了純的TiAl_3相,另外還有少量的Ti元素,孔隙率迅速增加至58.7%,說明熱爆反應成了主導的反應機制。當繼續(xù)升高溫度至1100℃保溫1h后,產物中僅有TiAl_3相,孔隙率下降至51.2%,表明高溫燒結引起了致密化現(xiàn)象,并且高溫下某些顆粒會聚集長大。最后通過孔形貌的微觀組織演變過程解釋了幾種孔隙的來源機制。
[Abstract]:Due to the advantages of low density, high specific strength, good corrosion resistance and high temperature oxidation resistance, Ti-Al series intermetallic compounds are a novel inorganic porous material with properties between porous ceramics and porous metals. The rapid and pollution-free preparation process enables the new porous materials to be produced and applied in large-scale industrialization. In this paper, titanium powder and aluminum powder with similar particle size are used as raw materials, and the ratio of Ti/Al atom to atom is 1: 1. The combustion temperature and expansion behavior of Ti-Al base sintered billet at different heating rates of 1 鈩，

本文編號：1576532