论文部分内容阅读
本文采用自蔓延高温合成工艺,利用Zr O2-B2O3-Al体系放热反应,成功制备了高性能的Zr B2-Al2O3复合粉体。从理论上计算了Zr O2-B2O3-Al体系的绝热温度和各反应的吉布斯自由能,用差热法-热重法分析了反应过程中的物理化学变化。探究了氩气压力、Zr O2粒度、Al粉粒度对燃烧合成的燃烧参数、产物相组成和产物的微观组织的影响,寻得了最佳工艺。利用热力学理论,对Zr O2-B2O3-Al体系的绝热温度和吉布斯自由能进行了理论计算和分析,计算表明:Zr O2-B2O3-Al体系的绝热温度为2327K,高于1800K,故该体系可以发生自蔓延反应。在所研究的温度范围内(27℃-2027℃),体系可能发生的反应B2O3-Al、Zr-B、Zr O2-B2O3-Al自由能均小于零,都存在发生的可能性;Zr O2-Al反应生成自由能在温度<700℃时小于零,存在发生的可能性。用差热法-热重法分析了反应过程中的物理化学变化,B2O3在450℃熔化,Al在665℃熔化,三相反应的发生始于800℃。首先发生的反应是B2O3和Al的还原反应,其次是Zr O2和Al的还原反应,最后是Zr和B反应合成Zr B2。研究了氩气压力对自蔓延高温合成中燃烧参数、燃烧产物的相组成和显微结构的影响,随氩气压力的增加,B2O3的挥发被限制。氩气压力为1.5MPa时,B2O3的挥发被完全限制,反应过程中的燃烧温度最高;产物相仅有Zr B2和Al2O3,反应完全;Zr B2在Al2O3基上分散最均匀。研究了Zr O2粒度和Al粉粒度对自蔓延高温合成中的燃烧温度、燃烧产物相组成和显微结构的影响,随Zr O2粒度的增加,燃烧温度和燃烧波速均降低。当Zr O2粒度为3μm时:燃烧温度最高,燃烧波速最大;产物相只有Zr B2和Al2O3,反应完全;Zr B2在Al2O3基中的分散最均匀。Al粉粒度为48μm时:燃烧温度最高,燃烧波速最大;产物相只有Zr B2和Al2O3,反应完全;Zr B2在Al2O3基中的分散最均匀。在实验条件下,自蔓延高温合成Zr B2-Al2O3复合粉体的最佳工艺参数为:氩气压力为1.5MPa,Zr O2粒度为3μm,Al粉粒度为48μm。