利用Ti-Al、Ni-Al、Fe-Al和Nb-Al系的多种铝化物和MoSi₂等硅化物作为氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等陶瓷的粘结相,国内外的研究学者进行了卓有成效的工作。Al₂O₃陶瓷基体耐磨、抗腐蚀并具有高的高温强度,而Ti-Al金属间化合物通过裂纹桥连作用改善其韧性,使得Ti-Al/Al₂O₃金属陶瓷既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性,又有较好的金属韧性和可塑性,充分发挥组分各自的优点而具有优异的力学性能,是一类非常重要的工具材料和结构材料。本文主要对Al-TiO₂合成Ti-Al/Al₂O₃金属陶瓷的机械力化学和固相反应动力学进行了系统的研究,并对该体系的热力学进行了分析。 反应热力学的计算有利于解释反应机理、反应产物的相组成以及工艺参数的确定,不仅可以为实验研究提供有效的理论指导,同时也可以减少实验的盲目性。本文对Al和TiO₂原位反应制备TiAl/Al₂O₃金属陶瓷进行热力学分析。结果表明:该原位反应主要是按3TiO₂+7Al→3TiAl+2Al₂O₃进行的,ΔH=734.69(kJ·mol^-1),Δ_rG_m^Φ=-766.84(kJ·mol^-1),该反应在热力学上是可行的。 本文研究了Al-TiO₂体系的机械力化学机理。分别在空气气氛和在氩气气氛两种情况下在行星式球磨机上对Al-TiO₂体系进行了高能球磨。通过对球磨后Al-TiO₂混合粉末的XRD分析,发现:Al-TiO₂体系的机械力化学可以使Al-TiO₂体系的粉末变得非常细小。利用SEM和能谱分析,研究了其微观形貌的变化,并对球磨粉末的晶粒细化机理进行了一定的研究。 利用铝和二氧化钛反应,可生成稳定的氧化铝和相应的钛铝金属间化合物。由于该体系涉及固相反应,在反应物和生成物之间存在许多中间过程,其反应过程非常复杂。为了探明Al-TiO₂体系的反应特性,优化制备工艺,控制材料的微观组织结构,作者通过该体系不同升温速率的非等温DSC研究,进行了反应动力学研究。结果表明:3TiO₂+7Al→3TiAl+2Al₂O₃有两个不同的反应模式:两步法液相合成和一步法固态合成。当升温速率≤10K/min时,反应经历两个阶段,这两个阶段的活化能分别是275 KJ/mol和482 KJ/mol;当升温速率介于15～