本文關鍵詞：基于雙圓柱模型的鈦絲燒結機制研究

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【摘要】：燒結機制是制備鈦絲燒結多孔鈦的核心科學問題,目前相關的燒結機理是以粉末燒結過程為基礎建立的,不適用于鈦絲燒結過程,嚴重制約了鈦絲燒結多孔鈦產品的研發(fā)進程,因此研究鈦絲燒結機理無疑具有重要的理論意義和應用價值。論文采用理論分析與實驗研究相結合的方法研究鈦絲之間的燒結機制。研究結果如下:建立了鈦絲燒結下的雙圓柱模型,以雙圓柱模型為基礎進行了燒結頸生長過程幾何機構分析,得到了燒結頸部位的體積和側面積。對模型進行熱力學分析確定了無相變情況下鈦絲燒結頸部能夠達到的臨界值。在雙圓柱模型基礎上推導出了鈦絲燒結過程五種可能的控制頸部生長的物質遷移機制使用的表達式,包括:粘性流動機制,蒸發(fā)-凝聚機制,體積擴散機制,表面擴散機制和晶界擴散機制及相應的頸長生長公式。利用頸部生長公式以及鈦絲的性能參數(shù)建立了鈦絲燒結的理論燒結圖,結果表明:隨著燒結溫度的升高燒結頸部生長的主導物質遷移機制發(fā)生變化;在燒結頸形成初期(燒結頸的相對尺寸x頸/a小于0.1),隨著燒結溫度的升高,燒結物質遷移機制由晶界擴散轉變?yōu)檎舭l(fā)-凝聚,最后轉變?yōu)楸砻鏀U散機制。隨著燒結頸部的長大,燒結的物質遷移機制也會發(fā)生變化。燒結溫度在850℃時,當燒結頸的相對尺寸x頸/a約為0.1時,燒結物質遷移機制由表面擴散逐漸轉變?yōu)檎舭l(fā)凝聚。當燒結頸的相對尺寸x頸/a達到約0.5時,燒結物質遷移機制又由蒸發(fā)凝聚機制轉變?yōu)榫Ы鐢U散機制。燒結溫度在950℃左右時,當燒結頸的相對尺寸x頸/a約為0.2時,燒結物質遷移機制機制由表面擴散逐漸轉變?yōu)檎舭l(fā)凝聚,當燒結頸的相對尺寸x頸/a達到約0.6時,燒結物質遷移機制又由蒸發(fā)凝聚機制轉變?yōu)轶w積擴散機制。對比分析了直徑為50,100和150μm的鈦絲在850,950和1000℃下燒結0.5h,1h和2小時后形成的燒結頸尺寸。利用Arrhenius曲線擬合得到三種直徑鈦絲在三種溫度下燒結的前兩個小時里燒結的主導物質遷移機制應為蒸發(fā)凝聚機制。與理論燒結圖中對應的燒結機制吻合,驗證了雙圓柱模型下理論燒結圖的正確性。
【關鍵詞】：鈦絲 雙圓柱模型 燒結頸 燒結機制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-27
• 1.1 課題研究的背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外的研究現(xiàn)狀分析10-23
• 1.2.1 對于鈦絲燒結的研究10
• 1.2.2 雙球模型的理論基礎及引申研究10-18
• 1.2.3 燒結過程的計算機模擬18-22
• 1.2.4 燒結模型研究存在的不足22
• 1.2.5 燒結模型的研究方向22-23
• 1.3 鈦燒結多孔材料的制備及應用23-25
• 1.3.1 鈦燒結多孔材料的制備23-24
• 1.3.2 燒結多孔鈦的應用24-25
• 1.4 課題研究內容及進一步的研究發(fā)展方向25-27
• 1.4.1 研究內容25
• 1.4.2 課題進一步的研究與發(fā)展方向25-27
• 第2章 實驗材料及方法27-31
• 2.1 引言27
• 2.2 實驗材料的準備27-29
• 2.2.1 實驗原料27
• 2.2.2 實驗樣品的制備27-29
• 2.3 實驗方法29-30
• 2.4 實驗設備及分析方法30-31
• 2.4.1 實驗設備30
• 2.4.2 分析方法30-31
• 第3章 雙圓柱模型理論及鈦絲燒結物質遷移機制理論研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 雙圓柱模型的基本幾何關系31-35
• 3.3 燒結頸部生長機制35-42
• 3.3.1 粘性流動機制36
• 3.3.2 體積擴散機制36-37
• 3.3.3 表面擴散機制37
• 3.3.4 蒸發(fā)凝聚機制37-38
• 3.3.5 晶界擴散機制38-40
• 3.3.6 鈦絲燒結過程中物質遷移機制分析40-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 鈦絲燒結物質遷移機制實驗研究43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 燒結節(jié)點組織形貌43-48
• 4.3 確定鈦絲燒結的物質遷移機制48-55
• 4.4 本章小結55-56
• 結論56-57
• 參考文獻57-62
• 致謝62

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本文編號：758492