金屬Ti和Al₂O₃陶瓷具有較好潤濕性和相近的熱膨脹系數(shù),因此Ti/Al₂O₃金屬陶瓷兼具兩相基體材料的優(yōu)點(diǎn)。但是,高溫下Al₂O₃與Ti易發(fā)生劇烈的界面反應(yīng),生成Ti3Al、TiAl等脆性相,降低了復(fù)合材料的力學(xué)性能。針對這一情況,本文在真空熱壓條件下,對Ti/Al₂O₃界面反應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成和元素?cái)U(kuò)散等進(jìn)行深入研究,并推導(dǎo)了界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,為該復(fù)合材料界面改性提供了充分的理論依據(jù)。利用真空熱壓技術(shù)和粉末包裹鈦片的方法,研究了燒結(jié)溫度（1150-1450℃）和保溫時(shí)間（1.2-2.5 h）對Ti/Al₂O₃界面反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:隨著燒結(jié)溫度的提高,界面反應(yīng)層的厚度呈指數(shù)型增長,微觀結(jié)構(gòu)的致密化程度不斷增加;隨著保溫時(shí)間的延長,界面反應(yīng)層的厚度呈線型增長,但是微觀形貌變化不明顯。同時(shí),利用菲克第二定律計(jì)算了界面處各元素的擴(kuò)散系數(shù):當(dāng)燒結(jié)溫度為1450℃時(shí),... 

【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

金屬陶瓷三種界面類型示意圖

圖 1.2 固態(tài)相界面結(jié)構(gòu)示意圖（a）共格界面；（b）半共格界面；（c）非共格界面內(nèi)聚力實(shí)質(zhì)上是物質(zhì)原子或分子之間的相互作用力，內(nèi)聚力模型的根本是界面應(yīng)力和界面相對位移有一定的函數(shù)關(guān)系，因此通過選取合適的參數(shù)可以來反映出界面層物質(zhì)的模量、強(qiáng)度和韌度等力學(xué)性質(zhì)。陳興等[41]利用內(nèi)聚力模型對 T 型釬焊接頭裂紋擴(kuò)展進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：T 型 316L/BNi-2 釬焊接頭的內(nèi)聚能為 Gc= 16.17 mJ/mm2，損傷起始應(yīng)力為 σmax= 25 MPa，并且 數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)誤差均在±10 %以內(nèi)，表明內(nèi)聚力模型模擬計(jì)算的準(zhǔn)確度比較高。趨于自愈合的材料中的基于熱力學(xué)的內(nèi)聚力模型表明[42]，裂紋的愈合機(jī)制通常源于其在破壞過程中的進(jìn)化機(jī)制，同時(shí)也包含溫度、殘余時(shí)間、裂紋閉合和愈合歷史對其的影響。第一原理方法是建立在密度泛函理論基礎(chǔ)上的，意在將熱力學(xué)參數(shù)與第一原理計(jì)算結(jié)果聯(lián)系起來，進(jìn)而研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與環(huán)境依賴相互關(guān)系的系統(tǒng)理論，用來計(jì)算材料的[43]

因此此時(shí)界面反應(yīng)層的形成是以 Ni/ZrC-SiC 間的相互作用為主導(dǎo)。Z了 Al/B4C 界面，發(fā)現(xiàn)在界面處存在厚度約為 2~6 nm 的無定形組織層，并粒的尺寸小于塊體中 Al 區(qū)域的；EDX 和 EELS 結(jié)果表明，這些無定形組組成。界面固相擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究擴(kuò)散問題研究中，原子（分子）具體的微觀擴(kuò)散機(jī)制得到了進(jìn)一步發(fā)展，種擴(kuò)散機(jī)制：直接交換機(jī)制、空位機(jī)制和間隙機(jī)制。同時(shí)，研究了擴(kuò)散過化，當(dāng)原子完成從一個(gè)平衡位置到另一個(gè)平衡位置的基本躍遷時(shí)，需克服額外能量才能實(shí)現(xiàn)，這部分能量稱為擴(kuò)散激活能，如圖 1.3 所示。這些理解釋了諸多的擴(kuò)散現(xiàn)象和行為。但是，當(dāng)要進(jìn)一步研究實(shí)際材料中原子的觀機(jī)制時(shí)，傳統(tǒng)的研究方法遇到了瓶頸。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3429290