基于shs技术制备原位颗粒增强镁基复合材料

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1、摘要首次采用A1一Ti—BaC和Mg—B203一Ti02体系SHS(Self-propagatingHigh—temperatureSynthesis)制备颗粒增强镁基复合材料。根据不同技术特点，A1．Ti．BaC体系SHS反应制得含有纯铝和陶瓷颗粒的母合金，重熔于镁液厉制得原位颗粒增强镁基复合材料；Mg．B203．Ti02体系采用直接在镁液中发生热爆反应的“热爆+浇铸”的方法制备了原位颗粒增强镁基复合材料。通过对Al—Ti．B。C和Mg．B203．Ti02体系SHS反应的热力学进行分析，可知AI—Ti—B4

2、C体系在A1含量小于60％，Mg．B203-Ti02体系中Mg的加入量小于70％时，两种体系的SHS反应都可以自发进行，而且绝热温度随起始温度的升高而升高。Al—Ti，B4C体系可在1200～1500。C的温度下，反应生成TiC和TiB2颗粒。DTA和热爆试验表明，由于Al起催化剂作用，A1．Ti问反应放出的热量，使得Ti-B4c问的反应在一个相对较低的温度条件下发生。Mg．B203．Ti02体系的反应可在镁的熔炼温度(<800℃)下自发进行。Mg—B203-Ti02体系内包含了三个放热反应，Mg-B203一

3、Ti02反应的温度介于Mg．B203和Mg—Ti02两者的反应温度之间。对Mg-B203-Ti02体系“热爆+浇铸”工艺的研究表明：搅拌促进颗粒均匀分布；延长混粉时间促进SHS反应：提高预热温度则缩短反应开始时间并促进SHS反应；适当的保温时间有利于形成合适的颗粒形貌。XRD和SEM对两种复合材料进行的微观分析表明，原位颗粒细小(约29m)，TiC和MgO呈球形，TiB2呈方形。无论拉伸强度还是硬度，这两种复合材料相对基体都有明显的提高。5％A1一Yi—B4C体系制备的复合材料的拉伸强度、硬度分别比基体提高了

4、约24．5％和30％。5％Mg—B203一Ti02体系制备的复合材料的拉伸强度、硬度分别比基体提高了约26％和32％。关键词：镁基复合材料，SHS，原位反应，颗粒增强ABSTRACTSHS(Self-propagatingHigh—temperatureSynthesis)ofAl—rIi．B4CandMg--B203--Ti02systemareappliedfirstlytOprepareparticulatereinforcedmagnesiummatrixcomposite．Basedondiffer

5、enttechnicalcharacteristics，themasteralroycontainingpurealunainumandceramicparticulatesmadefronlSHSreactionofAl—Ti—B4CsystemiSmeltedinmoltenmagnesiumandthenthein．situparticulatereinforeedmagnesiummatl。ixcompositeiSproduced．Andthemethodof“thenllalexplosion+c

6、asting”thattilethermalexplosionofMg、B，03-TiO，svstemiShappeneddirectlyinmoltenmagnesiumiSusedtopreparetilein．situparticulatereinforeedmagnesiummatrixcompositesThethermodynamicsanalysisofAI．Ti．BdCandMg—B203-Ti02systemsshowswhenAIcontentbelow60％ofA1．Ti．BdCsyst

7、emandMgadditionbelow70％ofMg—B203一Ti02system，theSHSreactionsofthesetwokindsofsystemsbothcanbecarriedoutbythemselvesandtheirabsolutelytemperaturesareascendedwiththestartingtemperatures．TiCandTiB2particulatescanbecreatedat1200-1500℃withAI．Ti．B4Csystem．DTAandex

8、perimentsofthermalexplosionshowthattheTi-B4CreactioncanbehappenedatarelativelowertemperaturebytheejectiveheatfronlAI．TireactionbecauseofAlworkingasacatalystinA1一Ti-B4Csystem．ThereactionofMg-B203-TiO，sy