【摘 要】
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该研究采用自蔓延高温燃烧合成（SHS）结合准等静压工艺（PHIP）制备了TiB-Cu梯度功能材料（FGM）和均质TiB-xCu系金属陶瓷.利用多种试验手段和分析方法研究了TiB-Cu FGM及其组元的组织结
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该研究采用自蔓延高温燃烧合成（SHS）结合准等静压工艺（PHIP）制备了TiB<,2>-Cu梯度功能材料（FGM）和均质TiB<,2>-xCu系金属陶瓷.利用多种试验手段和分析方法研究了TiB<,2>-Cu FGM及其组元的组织结构、抗烧蚀性能和热应力缓和性能.采用热力学第一定律,对Ti-B-Cu元体系中反应生成TiB<,2>和TiB的自由焓变、自由能和体系反应绝热温度进行了理论计算和分析.燃烧合成的TiB<,2>-Cu FGM的组织在沿厚度方向呈阶梯式分布.在各相间不存在宏观结合界面,只存在较厚的界面区.在这些区域内,Ti元素和Cu元素的含量连续变化.TiB2-Cu FGM的显微组织是由颗粒状TiB2相和Cu粘接相组成,随着Cu含量的增加,TiB2颗粒尺寸变小.TiB2相由颗粒相互搭接形成的网状结构逐渐变为弥散相.TiB2相和Cu相界面结合良好.随着TiB2含量的增加,均质金属陶瓷的强度增加.由于SHS法制备的金属陶瓷中TiB<,2>是原位生成的,和Cu粘接相界面结合强度得以增强,而且陶瓷颗粒尽寸更小,分布更均匀,所以强度比传统方法制备的金属陶瓷高.利用有限元方法对燃烧合成法制备的TiB<,2>-cu FGM实际使用过程中的变形和热应力进行了模拟,并与TiB<,2>-xCu系均质金属陶瓷和两相直接叠合金属陶瓷的变形和热应力进行了比较,结果表明,TiB<,2>-Cu FGM具有明显的变形和热应力缓和效果.
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