激光诱导自蔓延高温合成tini合金及其工艺研究

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1、摘要摘要本研究首先根据激光诱导自蔓延高温合成TiNi合金的需要，改装了一套激光反应装置。经过改装，该装置基本可以满足激光诱导点火Ti-Ni合金的需要.新设备的优点包括可以选择点火模式，污染少、可调节试验参数等，并己经投入实用。本试验采用一额定功率为40w的C02激光器来点燃和合成Ti,Ni粉末，整个过程采用高速摄影仪来观察。首先，激光点火的过程可以分为三个阶段:预热、点火、助燃;其次，影响激光诱导自蔓延高温合成TiNi合金的因素主要有五个:压坯的压制压力、激光照射的功率、预热试样的温度、预热试样的时间和保护

2、气氛。压制压力过大时，反应难度增大:预热温度过低时，反应不完全或不能发生反应;预热温度过高时，试样发生熔化、粘连;激光照射的功率过大时，试样表面破坏比较严重;预热时间过短时，试样温度不均匀，反应不能进行;保护气体的流量过小或预备充气时间过短会使试样严重氧化。对高速摄影仪所拍摄的图片进行分析表明，自蔓延是一种连续的、以燃烧波的形式急速推进的反应形式。本研究运用X射线衍射(XRD)分析产物相组成，扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)等手段对激光诱导自蔓延高温制备的Ti-Ni合金的组织结构进行了全面的分析。

3、分析证实，Ti-Ni合金产物中包含有TiNi相、Ti2Ni相和Ni3Ti相等成份。所用激光功率高时，反应的转化率有所提高，但功率过高会使试样发生熔化甚至气化;预热温度越高，转化率也越高:压力过大时，反应转化率会下降;激光诱导自蔓延反应的燃烧波在试样内部呈弧状推进，所得到的样品宏观显示一种多孔、分层的特征，反应越充分，孔洞越多，越大。关键词激光诱导:自蔓延:燃烧合成:TiNi合金:金属间化合物:TiNi,Ti2Ni,Ni3Ti华南理工大学工学硕士学位论文ABSTRACT工nordertomeettherequ

4、irementsoflaserinducedself-propagatinghightemperaturesynthesis(abbr.SHS)ofTiNialloy,asetofSHSapparatususedforlaserinducedSHSwasimprovedinthiswork.ThenewapparatuscouldcompletetheprocedureofignitionofTi-Nialloyefficiently.Theadvantagesofthenewapparatusinclud

5、eselectableofignitingmodes,lesspollution,adjustableofexperimentparameters.IthasbeenappliedinpracticeThereactionofTiandNipowderswasignitedandsynthesizedbya40wattC02laserintheexperiments.Thewholeprocedurewasobservedbyahigh-speedvideocamera.Firstly,theprocess

6、oflaserinducedSHSofTi-Nialloycouldbedividedintothreephases:preheating,igniting,andcombustionsupporting.Secondly,therewerefivebasicfactorswhichaffectedthereactionoflaserinducedSHSofTi-Nialloy:thesamplepreparedpressureusedinthesamplemakingfrompowderto中15X5,t

7、hepoweroflaserradiation,thepreheatingtemperature,thepreheatingtimeandflowrateofshieldinggas.Thereactionwasdifficultwhensamplepreparedpressurewastoolarge;Thereactioncouldnotcompleteoroccurwhenpreheatingtemperaturewastoolow;Incaseofpreheatingtemperaturetoola

8、rge,thesamplewasmeltedandconglutinated;Incaseoflaserpowerwastoohigh,thesurfaceofsamplewasdestroyedbadly;Incaseofshortpreheatingtime,thetemperaturewasnotuniforminthewholesampleandthereactionofSHScouldnotoccur;