电场原位合成Fe-Cu-TiC复合材料的过程研究

稀有金属材料与工程, 2015, 44(7): 1633-1638.

电场原位合成Fe-Cu-TiC复合材料的过程研究

张瑞 ^1, , 冯可芹 ^2, , 孟军虎 ^3, , 张光明 ^4, , 王海波 ^5,

1.四川大学,四川成都,610065

2.四川大学,四川成都,610065

3.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州,730000

4.四川大学,四川成都,610065

5.四川大学,四川成都,610065

基金项目: Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars (20101561-3-1)

关键词：燃烧合成 , Fe-Cu-TiC , 电场 , 固相扩散

Combustion Synthesis of Fe-Cu-TiC Composites under Electric Field

Keywords： combustion synthesis , Fe-Cu-TiC , electric field , diffusion

以配料比为15％(Ti+C)-65％Fe-20％Cu(质量分数)(Ti∶C化学计量比为1∶1)的Fe-Cu-Ti-C体系为研究对象,研究该体系在不同温度下的燃烧合成过程.Fe-Cu-TiC复合材料在759℃的点火温度下完成电场辅助燃烧合成,该电场辅助由Gleeble-3500D热模拟机提供.Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的四步模型被提出,描述了Fe-Cu-TiC复合材料的在电场作用下的燃烧合成过程.它包括(Ⅰ)预热阶段、(Ⅱ)固相扩散阶段、(Ⅲ)燃烧合成阶段、(Ⅳ)后续阶段.从阶段Ⅰ到阶段Ⅱ,反应物原子的固相扩散随着温度的增加而增加.从阶段Ⅱ到阶段Ⅲ,C原子扩散到Ti原子,直至紧密的与其接触.在Ⅲ的初始阶段,Ti开始和C在界面处发生反应:Ti(s)+ C(s) =TiC(s),并且Ti粒子周围形成一层很薄的固相产物TiC层.在Ⅲ的后续阶段,C原子穿过固相产物TiC层,扩散到Ti粒子中,继续发生化学反应,直到TiC粒子析出.在第Ⅳ阶段,TiC颗粒逐渐的形核和长大,在SEM中可以看出TiC是球形颗粒.

参考文献

[1]	Shon IJ.;Munir ZA. .SYNTHESIS OF MOSI2-XNB AND MOSI2-YZRO(2) COMPOSITES BY THE FIELD-ACTIVATED COMBUSTION METHOD[J].Materials Science & Engineering, A. Structural Materials: Properties, Misrostructure and Processing,1995(1/2):256-261.
[2]	Munir ZA;Anselmi-Tamburini U;Ohyanagi M .The effect of electric field and pressure on the synthesis and consolidation of materials: A review of the spark plasma sintering method[J].Journal of Materials Science,2006(3):763-777.
[3]	Fan Q. -C. .Mechanism of combustion synthesis of TiC-Fe cermet[J].Journal of Materials Science,1999(1):115-122.
[4]	Fan QC.;Jin ZH.;Chai HF. .MICROSTRUCTURAL EVOLUTION IN THE COMBUSTION SYNTHESIS OF TITANIUM CARBIDE[J].Journal of Materials Science,1996(10):2573-2577.

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