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TiB2-TiC由于具有高熔点、低密度、良好的热和化学稳定性等特点,作为高温结构材料具有广泛的应用前景;NiAl金属间化合物材料具有高熔点、高热导率、优异的抗氧化性能,同样被视为良好的高温结构材料。本文以Ni粉、Al粉、Ti粉和B4C粉末为原料,通过自蔓延高温合成技术制备了综合性能优良的多孔TiB2-TiC-NiAl复合材料,并对其进行了组织和性能的检测分析。课题研究了NiAl含量、压坯压力和B4C粒度对产物的物相、微观组织形貌和性能的影响。研究结果表明: NiAl含量的改变对产物种类没有影响,主要物相均为NiAl、TiB2和TiC。在室温(298K)下,当Ni与Al的原子比为1:1时,体系的绝热温度最高,且生成物为TiB2+TiC时,体系的吉布斯自由能最负。随着NiAl含量的增加,孔径减小,壁厚增加,孔隙率降低,抗压强度增加。这是因为Al和Ni添加到3Ti+B4C中,反应过程中会形成中间产物金属间化合物TiAln和TiNi共晶合金,这类产物的形成减少了孔隙的大小,改善了反应物之间的结合性能,从而使最终产物的孔隙率和孔径比未添加NiAl之前的产物都降低,孔壁增厚。 压坯压力的改变对产物的种类无明显影响,主要物相均为NiAl、TiB2和TiC。这主要是由于压坯压力的影响主要是一种物理影响。不同压坯压力的试样,均具有较好的连通孔洞,孔道曲折,孔壁粗糙,其孔径较为细小,一般在10μm左右。产物的孔隙形状发生变化,从三角形孔洞结构逐渐变的棱角分明,最后挤压成圆形。这是由于压力增大后,粉末之间的应力增大,造成了粉末颗粒的严重变形。随着压力的加大,孔隙的大小和数量同时下降,抗压强度升高。一是由于当初始压坯压力增大时,初始粉末压坯的粉末接触更加紧密,压坯的孔隙率低,反应合成后产物的孔隙率自然就低。二是由于压力增大后,粉末之间的接触更加紧密,促进了反应的进行,使反应之后的产物结合的也更加紧密,互相之间连接成一片固定的骨架。 当B4C的粒度小于20μm时,反应产物较纯净,为NiAl、TiC和TiB2三种,反应能够按照预先设计的反应路径进行。B4C粒度大于20μm时,粉末颗粒较粗,除了NiAl、TiC和TiB2三相之外,还出现了B4C、C和TiAl等杂相。这主要是由于粉末颗粒越细小,反应的反应热越低,从而使反应进行不能完全。随着B4C粉末颗粒变粗,产物的孔隙率降低,抗压强度升高。这主要是由于B4C颗粒越大,其熔化需要消耗更多的热量和时间,使得体系的热效应降低,从而影响了反应造孔的数量,造成了整体孔隙率趋于下降。由于有效支撑面积的增大,孔隙率的降低必然带来抗压强度的提高。