热爆合成TiAl3临界温度的DSC的研究.pdfVIP

热爆合成TiAls临界温度的DSC研究 热爆合成TiA|。临界温度的DSC研究 摘要：本文以一种基干Semenov热爆临界盈度的DSC判据得到Ti一75at．％AI丰在不同加热速率下的 热壤临界温度．并结合多无线性回归法预测谖休系等温热爆临界温度为728．9℃与由等温DSC观察获 得的740～745℃的结果非常接近，从而证明了判据适用于二元金属表热爆岳成临界点燃漫度的快速确 定． 关键词：点燃．临界温度，热壤合成．DSC 燃烧合成以其点燃方式可分为—端点火的自蔓延高温合成(sHs)模式和整体引爆的 热爆炸(TE)模i学3．燃烧合成工艺的反应温度可达4000K；反应放热所引起的升温速率 高达10‘～1舻K／s圈}反应速率很快，热爆模式只需几秒，SHS模式的燃烧波传播速率高 达250mm／s口]．正是由于具有如此多的优点，燃烧合成作为一种新兴的材料合成工艺，在 陶瓷、金属问化合物及相关复合材料领域得到广泛的重视． 燃烧合成的热爆模式适用于放热量较低的金属间化台物的合成Ⅲ．近年来，应用热 爆合成制备各种金属间化合物的研究很多o”]．临界点燃温度是热爆合成的一个重要的 工艺参数，但是相关的研究却鲜有报道．Bowen等人口’曾尝试根据非等温差热分析 的点燃温度．但是这种点燃温度的确定方法缺乏必要的燃烧学理论的支持． 在燃烧学热爆炸理论带““，经常被提及的临界温度参数有两个，即临界热爆炉膛温 68 kJ／tool的热爆体系，如果在 度丁0和相反应物点燃温度Tb．对于一个反应激活能为1 炉膛温度710为1000K时达到临界点燃状态，这时反应物的温度710将比71击高50K…。 根据Semenov热爆炸理论p…，在热爆合成反应体系达到点燃临界状态时，反应物温升 物温度)．当热爆炉瞠温度高于T0体系达到超临界状态，反应将按照热爆模式进行．胡 荣祖等人“-3曾根据这个结论利用单条线性升温差示扫描量热法分析(Dsc)或DTA谱 线，来估计混合炸药热爆炸的了0，即丁0为线性升温DSC潜线中d3H／d矿=0或DTA谱 线中d：(＆)／dfz=0的拐点所对应的温度．以上判据在炸药等含能材料的安全性研究方 面有较多应用小““，而在材料的热爆合成领域中，尚未发现类似的报导．为了提供—种简 单、快速而又具有热爆炸理论依据的热爆合成临界温度了10判据，以便于众多热爆合成体 系的热爆工艺的制定．本文选择Ti一75at．A1二元金属热爆合成体系，用DSC的方法来研 究上述基于Semenov热爆炸理论的临界温度判据的对二元金属体系的适用性- l实验方法 1：3的化学计量比，在一旋 将Ti粉(纯度99％，39／-m)、AI粉(纯度99“，260pm) 第二篇热分析动力学 转混粉装置中混合均匀．再将混合粉末 在500MPa的压强下压制尺寸为中5× 0．6mm、重约25rag的圆片．本实验采 用的是NETZSCH—STA409C热流型 DSC仪．该DSC的最高使用温度可达 1500C，最大升温速率为40C／min．所 有DSC实验均有流动氩气保护，并用n— AI：O。作为参比样品．线性升温DSC实 验是从室温以低于仪器标称最高升温速 率40C／min的速率升温至1200℃．等 温DSC实验则是以40‘C／rain的速率． 分别升温至690、740、745、750和760℃ 各等温温度保持5个小日扎经DSC实 验后．各样品均用X射线衍射法(XRD) 进行物相鉴定． 2实验结果与讨论 Temperature／(C) The non-isothermnl璐ccurve Fig．1 ofTI-7$at．％ AITE