激光诱导自蔓延高温合成tinitin梯度材料实验研究

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1、摘要摘要本研究拟采用激光诱导自蔓延技术一次性合成TiNi—TiN梯度材料。根据激光诱导自蔓延高温合成TiNi．TiN梯度材料的需要，对原有的自蔓延反应容器(挡板，试样台，导气装置)和实验方案(混粉方法，粉末配比，激光入射方式)作了若干改进，简化了实验程序，优化了实验条件。先向反应容器内通入N2，然后用激光照射反应容器内压制成型的Ti、Ni粉末坯体，诱导Ti—Ni和Ti．N2两个体系发生自蔓延反应，两个体系相互作用，最终合成TiNi．TiN梯度材料。在整个自蔓延反应过程中，激光有预热、点火和助燃三个作用。分别用x射线衍射(XRD)技术和扫描电

2、镜(SEM)技术分析了反应产物的相组成和显微结构，并讨论了多种因素对反应过程和反应产物的影响。实验结果表明：用激光诱导自蔓延高温合成技术可以制备TiNi—TiN梯度材料，反应产物中含有TiN、TiNi、Ti2Ni和Ni3Ti四种物相，反应产物中存在大量孔隙和孔洞，孔隙率高达50％，孔洞与孔洞之问的连通性很好：反应产物层与层之间结合紧密，组织过渡良好。激光功率和试样的压制压力是影响自蔓延反应过程的主要因素：当激光功率达到一定数值后，试样的点火时间随着激光功率的增大而减小，自蔓延反应速度加快；当压制压力超过一定数值时，点火时间随着压制压力的增大

3、而延长。激光功率，压制压力，Ti、Ni原子配比，氮气的流量和充气时间以及助燃时间均影响反应产物的相组成。关键词激光诱导；自蔓延；梯度材料：TiNi，TiN华南理工人学硕+学位论文AbstractInthispaper，gradientmaterialofTiNi—TiNwasproducedbylaserinducedself-propagatinghigh-temperaturesynthesis．Inordertomeettherequirementofsynthesis，severalameliorationsweremadetoth

4、epreviousreactingcontainerandexperimentalplantosimplifytheexperimentalprocessandoptimizetheexperimentalconditions．Atfirst，N2wasledintothereactingcontainer，thenlaserwasusedtoirradiatethebilletofTiandNipowderstoinducetheself-propagatingreactionsofTi·NiandTi—N2，thetworeaction

5、systemsinteracted，andthegradientmaterialofTiNi—TiNwassynthesizedintheend．Duringtheself-propagatingreaction，thelaserplayedthreeroles，preheat，ignitionandcombustion—support．X-raydiffractionandscanningelectronmicroscopywereusedtoinvestigateandanalyzethephasecomposingandmicrost

6、ructureofthereactionproductrespectively．Theinfluencefactorsonthereactionprocessandproductwerediscussed．Theresultsindicated：laserinducedself-propagatinghigh—temperaturesynthesiscanbeusedtoproducethegradientmaterialofTiNi—TiN；ThephaseingredientoftheproductconsistedofTiN，TiNi

7、，Ti2NiandNiaTi，therewerealotofholesandcavitiesinthereactionproduct，theporositywasupto50％，andtheinterconnectionamongthecavitieswasverygood；Thelayersofthereactionproductwerewell-knit，andthestructurechangewascontinuous．Laserpowerandpreparingpressureofthesamplewereprimaryfacto

8、rswhichinfluencethereactionprocess：whenlaserpowerreachedcertainvalue，ignitiontimediminish