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自蔓延高温合成技术是一种很有吸引力的材料制备技术,它在陶瓷材料、复合材料、梯度功能材料及材料表面改性等领域有十分广泛的应用。本文首先论述了自蔓延高温合成技术工艺方法和技术原理,全面介绍了该技术的国内外研究状况和发展趋势。在离心力作用下利用自蔓延高温合成技术制备陶瓷内衬复合金属管,研究离心力等工艺参数对复合金属管性能的影响,分析陶瓷内衬层的微观组织结构和界面连接机理,并测定了复合管性能。发明了一种利用自蔓延高温合成制备泡沫陶瓷材料的方法,制备出导电的(Al2O3+TiB2)和(Al2O3+2Cr)体系泡沫陶瓷材料。计算体系的热力学参数、并测定了两种体系自蔓延反应的实际反应温度和反应速度,研究了SiO2、Al2O3,及Ti添加剂对材料抗压强度、耐热冲击、气孔率及导电性能的影响。在热力学计算的基础上,研究常压无气氛保护条件下(Al2O3+TiB2)复合陶瓷及其与Al连接的技术:制备出(Al2O3+TiB2)/Al复合体系梯度功能材料,论述了自蔓延制备梯度功能材料原理、并建立了梯度材料温度和成分的设计方法,分析材料微观组织、界面状态。首次在小功率条件下利用激光辅助自蔓延技术,在铸铁、1Cr18Ni9Ti、A3及TiAl金属基体上制备出光滑、连续的陶瓷涂层。 利用自蔓延高温合成技术制备陶瓷内衬复合金属管,在自蔓延反应中加入SiO2、Al2O3及陶瓷玻璃相添加剂,研究结果表明:一般情况下,增加离心力,内衬层微观组织致密度提高,气孔减少,SiO2,或ABNS做添加剂提高内衬层的致密度,适宜加入量为5~10%。内衬层显微硬度不均,富Al2O3相,硬度值高,贫Al2O3相硬度值低。金属复合管在700℃以下具有良好的耐热冲击性。 自蔓延高温合成法制备的(Al2O3+TiB2)体系和(Al2O3+2Cr)体系泡沫陶瓷材料,加入不同添加剂,在一定范围内可调整材料的电阻率、强度和抗热冲击性能,研究结果表明:(Al)2O3+TiB2)室温抗压强度在2~5Mpa之间;(Al2O3+2Cr)体系室温抗压强度在1~3Mpa之间。(Al2O3+TiB2)和(Al2O3+2Cr)体系泡沫陶瓷材料,气孔率在50~70%之间,孔径大小为0.1~0.5mm;(Al2O3+TiB2)体系电阻率的数量级为10-3Ω.m,加入Ti时,(Al2O3+TiB2)体系的电阻率在(3.0~5.0)×10-4Ω·m范围内,(Al2O3+2Cr)体系电阻率的数量级为10-2Ω.m。在室温点火反应,(Al2O3+TiB2)体系实测最高温度大约为Tc=1850℃。实测反应速度(Vp)范围在4~9mm/s;在250℃点火反应,在加入 10饥豆时,反应速度最大为门.snun乃;Sic。含量增加,V。下降趋势明显,加入5%Sic。时,反应速度最大为7.omm儿。 在常压无气氛保护条件下,600~650℃预热点火制备出up广TIB。)复合陶瓷材料,X射线衍射结果证实,试样充分反应,生成AI几及n迅,但材料气孔率较高,约40~50%用自蔓延高温合成法制备出MA汀。*AI复合体系陶瓷与纯AI 连接材料,在AI 含量为60%时连接强度最高。伙p广TIB。*八 复合体系梯度功能材料的研究结果表明:在600~700℃的预热温度下,通过调整AI几的添加量,保证FGM各层AI粉按要求依次变化同时,设计出FGM各层的T。,在20MPa的径向压力下,制备出M*广叮i印*1体系梯度复合材料,材料金属基一侧的A工含量可以达到70%。另一仅为纯陶瓷相(Al几可i印。 利用激光辅助自蔓延高温合成技术在金属表面形成纯陶瓷涂层,研究结果表明:在铸铁、A3钢、TIAI及ICr18NigTi基体上可以制备出光滑、连续的陶瓷涂层,厚度在60~200 p。:在A3钢及基体上制备带有Cr过渡层的陶瓷涂层,厚度在 70~170 11m;激光功率密度理想范围是:在铸铁上圆光斑 5~21WS/nun‘,线光束约 15~30 WS/mm‘;ICrl8NigTi圆光斑 8~13贴/m十,线光束20~叨贴/。‘。“钢及T豆叮的激光功率密度理想范围是:圆光斑30~砒贴/耐,线光束55~1历贴/M:在铸铁及儿厂18Ni盯j基体上(AI。0。+TIB。)和 AI*陶瓷涂层的显微硬度 HV在 1900~2200之间,过渡区 *与基体的 *值相当。在A3钢及Tml 基体上(M。0。叮* 和M *陶瓷涂层的显微硬度HV在1500~2600之间,是基体硬度的3~5倍,显微硬度与功率密度呈正比关系,功率密度增加使硬度值升高。