沖擊波加載可在介質(zhì)中形成極端的高溫高壓條件,為材料的合成開辟了一條新的途徑,尤其是對那些合成條件苛刻的材料顯示出獨特優(yōu)勢。鈮二元系金屬間化合物因其低密度和優(yōu)良的高溫強度和物理特性而在高性能構(gòu)件方面有重要用途,但這類材料因其熔點高、晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而采用常規(guī)方法難以合成。此外,該類金屬間化合物的合成反應(yīng)為放熱過程,理論上反應(yīng)一旦被激活便可自維持發(fā)生,但是由于該激活勢壘能高而傳統(tǒng)方法難以有效達到,沖擊波加載所致的極端高溫高壓對于該類反應(yīng)的激活具有優(yōu)勢。然而對沖擊反應(yīng)合成,尤其是諸如鈮硅/鈮鋁金屬化合物這類高熔點的金屬間化合物的合成,從技術(shù)實現(xiàn)及其反應(yīng)機制的理解仍面臨挑戰(zhàn)。特別是鈮二元系金屬間化合物在高沖擊強度(飛片速度>2.0 km/s)下的沖擊合成實驗顯見報道�；诖�,本課題借助二級輕氣炮加載平臺和飛片撞擊技術(shù),開展了高沖擊強度下鈮硅/鈮鋁金屬間化合物的沖擊合成及反應(yīng)機制研究。通過對鈮硅和鈮鋁粉末混合物的沖擊產(chǎn)物的完整回收,研究了外部加載條件(飛片速度)、反應(yīng)粉末混合物的初始狀態(tài)(孔隙率及機械球磨預(yù)處理)以及組分體系(鈮硅與鈮鋁)的性質(zhì)的不同對鈮二元系金屬間化合物的沖擊化學(xué)反應(yīng)合成的...

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 沖擊合成材料發(fā)展概述
        1.2.1 沖擊結(jié)構(gòu)相變合成-物理變化
        1.2.2 沖擊反應(yīng)合成-化學(xué)反應(yīng)
    1.3 沖擊化學(xué)反應(yīng)機制概述
    1.4 金屬間化合物研究概述
        1.4.1 金屬間化合物的應(yīng)用背景
        1.4.2 金屬間化合物的研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題研究內(nèi)容的提出
    1.6 本論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排
        1.6.1 本論文的主要研究內(nèi)容
        1.6.2 論文的章節(jié)安排
第2章 沖擊實驗及表征分析方法
    2.1 引言
    2.2 沖擊回收實驗技術(shù)
        2.2.1 二級輕氣炮基本結(jié)構(gòu)及工作原理
        2.2.2 飛片測速方法及原理
        2.2.3 樣品沖擊加載及樣靶設(shè)計
    2.3 沖擊壓力和溫度的理論計算
        2.3.1 密實態(tài)單質(zhì)材料的沖擊絕熱線
        2.3.2 密實態(tài)混合物的沖擊絕熱線
        2.3.3 疏松混合物的沖擊絕熱線
        2.3.4 沖擊壓力的計算
            2.3.4.1 高速飛片擊靶過程及擊靶壓力的計算
            2.3.4.2 混合粉末的沖擊壓力的計算
        2.3.5 混合粉末的沖擊溫度的計算
    2.4 沖擊回收產(chǎn)物的表征方法
        2.4.1 X射線衍射分析及Rietveld結(jié)構(gòu)精修
            2.4.1.1 X射線衍射儀及數(shù)據(jù)測量
            2.4.1.2 Rietveld全譜擬合結(jié)構(gòu)精修
        2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.4.3 差示掃描量熱(DSC)分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 沖擊強度對鈮-硅化合物的沖擊合成的影響
    3.1 引言
    3.2 鈮-硅粉末混合物的沖擊回收實驗
        3.2.1 實驗原料及沖擊樣品制備
        3.2.2 沖擊回收實驗
    3.3 沖擊回收產(chǎn)物的表征
    3.4 結(jié)果及討論
        3.4.1 初態(tài)混合反應(yīng)物粉末的XRD及 SEM形貌
        3.4.2 沖擊回收產(chǎn)物的XRD圖譜及Rietveld結(jié)構(gòu)精修分析
        3.4.3 沖擊回收產(chǎn)物的SEM結(jié)果分析
        3.4.4 沖擊回收產(chǎn)物的DSC分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 反應(yīng)物初始狀態(tài)對鈮-硅化合物沖擊合成的影響
    4.1 引言
    4.2 沖擊回收實驗
        4.2.1 實驗原料及沖擊樣品制備
        4.2.2 沖擊回收實驗
    4.3 沖擊回收產(chǎn)物的表征
    4.4 結(jié)果及討論
        4.4.1 不同孔隙率的鈮-硅粉末混合物的沖擊反應(yīng)行為
            4.4.1.1 沖擊回收產(chǎn)物的XRD結(jié)果分析
            4.4.1.2 沖擊回收產(chǎn)物的SEM結(jié)果分析
            4.4.1.3 沖擊回收產(chǎn)物的DSC分析
        4.4.2 球磨預(yù)處理對鈮-硅粉末混合物沖擊反應(yīng)的影響
            4.4.2.1 未沖擊前反應(yīng)物粉末的XRD及 SEM形貌
            4.4.2.2 沖擊回收產(chǎn)物的XRD結(jié)果分析
            4.4.2.3 沖擊回收產(chǎn)物的SEM結(jié)果分析
            4.4.2.4 沖擊回收產(chǎn)物的DSC曲線
    4.5 本章小結(jié)
第5章 鈮-鋁粉末混合物的沖擊反應(yīng)研究
    5.1 引言
    5.2 鈮-鋁粉末混合物的沖擊回收實驗
        5.2.1 實驗原料及沖擊樣品制備
        5.2.2 沖擊回收實驗
    5.3 沖擊回收產(chǎn)物的表征
    5.4 結(jié)果及討論
        5.4.1 初態(tài)混合反應(yīng)物粉末的XRD及 SEM形貌
        5.4.2 沖擊回收產(chǎn)物的XRD圖譜及Rietveld結(jié)構(gòu)精修分析
        5.4.3 沖擊回收產(chǎn)物的SEM結(jié)果分析
        5.4.4 沖擊回收產(chǎn)物的DSC分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 鈮硅/鈮鋁粉末混合物的沖擊反應(yīng)機制探討
結(jié)論
    1.主要結(jié)論
    2.未來工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文



本文編號：3843875