Titan là kim loại chuyển tiếp, có tỉ trọng thấp và độ bền cao. Compozit nền AlTi3
cốt hạt Al2O3 in-situ đã được chế tạo thành công có độ cứng khá cao và có tỉ lệ cốt hạt cao (67% mol Al2O3 tính toán lý thuyết theo số mol, theo thực tế tính toán ở phụ lục số 2; cốt hạt chiếm khoảng 60%).
Để tăng cường độ bền của vật liệu compozit nền AlTi3 cốt hạt Al2O3 in-situ có nhiều phương pháp khác nhau, trong giới hạn của luận án chỉ tiến hành nghiên cứu bằng cách bổ sung titan nhằm giảm tỉ lệ cốt hạt trong vật liệu này. Thực hiện bổ sung titan kim loại vào hỗn hợp ở dạng bột với tỉ lệ và thời gian bổ sung khác nhau. Hỗn hợp gồm bột nhôm nguyên chất nghiên cứu có kích thước hạt khoảng 50 m, bột titan đioxit có kích thước hạt khoảng 2 m và bột titan có kích thước hạt khoảng 45 m. Hỗn hợp bột nhôm, titan đioxit và titan được cân trộn theo các phản ứng sau:
6Al + 3TiO2 + 3Ti 2AlTi3 + 2Al2O3 (4.5) 7Al + 3TiO2 + 6Ti 3AlTi3 + 2Al2O3 (4.6) 8Al + 3TiO2 + 9Ti 4AlTi3 + 2Al2O3 (4.7)
Các phản ứng (4.5); (4.6); (4.7) gọi tắt là hệ bổ sung 3Ti; 6Ti; 9Ti tương ứng với tỉ lệ cốt hạt tính toán theo số mol: 50%; 40%; 33,3%.
Hỗn hợp bột được cân, trộn vào cối-bi nghiền trong buồng cân kín bảo vệ bởi khí argon, hỗn hợp được nghiền với tổng thời gian 8 giờ, trong đó hỗn hợp bột nhôm và TiO2 được nghiền trước, sau đó bổ sung bột titan với thời gian titan bổ sung từ 15 ÷ 60 phút. Hỗn hợp sau nghiền được ép nguội và thiêu kết ở nhiệt độ từ 650 ÷ 850oC. Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết, thời gian và hàm lượng titan
91
bổ sung đến khả năng hình thành các pha nền cốt cũng như một số tính chất của vật liệu.