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燃烧合成制备Mg/Mg2Si复合材料及其表征

2020-11-27阅读(688)

燃烧合成制备Mg/Mg2Si复合材料及其表征

论文摘要

金属间化合物Mg2Si具有高熔点、高硬度和高的弹性模量等特点，适宜做中高温结构材料。就使其应用领域从可发电、制冷、加热和恒温控制的通讯、半导体制造、激光、医学、计算机等领域拓展到了军事、航空航天、汽车工业和石油化工等领域。但是由于其本征脆性，很难进行加工和应用。所以对金属间化合物Mg2Si的增韧研究，不论从理论还是从其实际应用都有很现实的意义。本文以金属间化合物Mg2Si为基体，用价格低廉，资源丰富的Mg作为增韧相，通过自蔓延模式燃烧合成和热爆模式燃烧合成两种方法制备了Mg／Mg2Si复合材料，并对其进行了研究。通过对理想状态下反应绝热温度的计算，明确了体系的预热温度与反应绝热温度及稀释剂添加量与绝热温度的关系。随着预热温度的升高Mg-Si体系的绝热温度也升高，最后达到一平台；随着稀释剂添加量的增加，Mg-Si体系的绝热温度逐渐减小，绝热平台也逐渐减小。研究了自蔓延模式燃烧合成制备Mg／Mg2Si复合材料中的影响因素如：预热温度，压坯压力，Mg粉粒度，Mg的质量百分含量以及热爆模式燃烧合成制备Mg／Mg2Si复合材料中的影响因素如：升温速率，压坯压力，Mg粉粒度，Mg的质量百分含量对反应产物相及致密性的影响。研究发现各单因素对反应产物致密性影响不同，总体来讲具有以下规律：Mg粉粒度的影响＞预热温度（升温速率）的影响＞压坯压力的影响。通过价电子结构分析，发现Mg2Si晶胞的最强键上分布的电子对数介于镁和硅的最强键之间。Mg2Si的密度、熔点也介于镁和硅之间，与所计算得到的最强健上分布的电子对数的情况相对应。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 2Si的性质'>1.2 金属间化合物Mg2Si的性质
  • 2Si及其合金的研究现状'>1.3 金属间化合物Mg2Si及其合金的研究现状
  • 2Si的国内外研究现状'>1.3.1 金属间化合物Mg2Si的国内外研究现状
  • 2Si合金的应用研究现状'>1.3.2 金属间化合物Mg2Si合金的应用研究现状
  • 1.4 金属间化合物Mg2Si及其合金的制备方法
  • 1.4.1 固相反应法
  • 1.4.2 沉积法
  • 1.4.3 熔铸法
  • 1.4.4 熔体浸渗法
  • 1.5 本课题的研究目的及意义
  • 第2章 实验过程
  • 2.1 实验类型及目的
  • 2.2 实验原料
  • 2.3 实验设备
  • 2.4 自蔓延模式制备Mg/Mg2Si复合材料及影响参数
  • 2.5 热爆模式制备Mg/Mg2Si复合材料及影响参数
  • 第3章 Mg-Si-O体系的热力学计算
  • 3.1 引言
  • 3.2 热力学计算的理论基础
  • 3.2.1 标准反应热效应的推导
  • 3.2.2 物质相对焓的计算
  • 3.2.3 反应的绝热温度计算
  • 3.3 Mg-Si-O体系反应特征
  • 3.3.1 Mg-Si反应体系热力学计算
  • 3.3.2 Mg-O反应体系热力学计算
  • 2Si-O反应体系热力学计算'>3.3.3 Mg2Si-O反应体系热力学计算
  • 3.3.4 Mg的蒸气压计算
  • 3.4 燃烧合成Mg-Si体系的热力学计算
  • 3.4.1 绝热燃烧温度的意义和计算方法
  • 3.4.2 绝热燃烧温度的计算结果
  • 3.5 本章小结
  • 2Si复合材料'>第4章 燃烧合成制备Mg/Mg2Si复合材料
  • 4.1 引言
  • 2Si产物的对比'>4.2 自蔓延模式和热爆模式燃烧合成Mg/Mg2Si产物的对比
  • 4.2.1 产物相组成及形貌比较
  • 4.2.2 产物形貌比较
  • 4.3 工艺参数对合成产物的影响
  • 4.3.1 升温速率和预热温度的影响
  • 4.3.2 压坯压力的影响
  • 4.3.3 Mg粉粒度的影响
  • 4.3.4 Mg粉含量的影响
  • 4.4 本章小结
  • 2Si形成的电子理论研究'>第5章 Mg2Si形成的电子理论研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 价电子结构的计算方法（BLD）
  • 5.2.1 BLD计算中的基本理论
  • 5.2.2 键距差法
  • 5.2.3 BLD的计算方法
  • 5.3 镁相空间的电子结构
  • a值'>5.3.1 等同键数Ia值
  • a′方程'>5.3.2 键距方程与ra′方程
  • A方程'>5.3.3 nA方程
  • 5.3.4 理论键距和键距差
  • 5.4 β-Si相空间的电子结构
  • a值'>5.4.1 等同键数Ia值
  • a′方程'>5.4.2 键距方程与ra′方程
  • A方程'>5.4.3 nA方程
  • 5.4.4 理论键距和键距差
  • 2Si相空间的电子结构'>5.5 β-Mg2Si相空间的电子结构
  • a值'>5.5.1 等同键数Ia值
  • a′方程'>5.5.2 键距方程与ra′方程
  • A方程'>5.5.3 nA方程
  • 5.5.4 理论键距和键距差
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）

    • 相关论文文献

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