原位热压合成Ti3 AlC2 陶瓷

分别用3Ti-Al-2C和2TiC-Ti-Al粉用原位热压技术制备Ti3AlC2陶瓷.采用XRD、DTA、SEM等测试手段研究其物相组成、反应过程及显微结构.结果表明:1300 ℃下3Ti-Al-2C体系的合成产物为层状Ti3AlC2、TiC和Al2O3相,1500 ℃下2TiC-Ti-Al体系的合成产物基本为层状Ti3AlC2相,纯度较高.在Ti-Al-C体系中,首先发生Ti与C反应生成TiC,接着发生Ti与Al反应相继生成TiAl3和TiAl,随后发生TiAl和TiC反应生成Ti2AlC,最后Ti2AlC和TiC反应生成Ti3AlC2.同时,分析了TiC掺杂对TiC-Ti-Al体系原位合成Ti3AlC2的影响.     

原位热压反应制备Ti3AlC2／TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点，有着潜在的广泛应用前景。然而，单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低，限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究，并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征，最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系，可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2／TiB2复合材料；引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。     

Ti3AlC2与Fe在高温下的反应行为（英文）

通过TG-DTA、XRD、SEM和EDS的分析,研究Ti3AlC2与Fe在高温下的互相反应。结果表明,当烧结温度在659.9℃以上时,Ti3AlC2与Fe主要以放热反应为主,当烧结温度为760~1045℃时,Ti3AlC2与Fe之间的反应较弱,并开始生成TiC0.625相;随着烧结温度升到1045℃时,Ti3AlC2的衍射峰逐渐消失,烧结产物的衍射峰只有TiC0.625和Fe(Al)固溶体;随着温度的进一步升高,烧结产物的衍射峰基本为TiC0.625和Fe(Al)固溶体不变。采用SEM和EDS分析可知,该反应主要发生了两个过程,其一,Ti3AlC2发生了分解,Ti3AlC2中的Al发生了析出,并固溶到基体的金属相中形成Fe(Al)固溶体,而Ti3AlC2中Ti和C则形成了TiC0.625陶瓷相。其二,Fe原子沿着Ti3AlC2分解形成的Al空位渗入到Ti3AlC2颗粒中,进而导致Ti3AlC2进一步分解成粒径更小颗粒。Ti3AlC2中Al的析出是导致Ti3AlC2在远低于其分解温度下就与Fe发生反应的主要因素。     

Ti3AlC2含量对热压制备Cu/Ti3AlC2复合材料的影响

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,原位热压制备一系列Cu/Ti3AlC2复合材料,并研究Ti3AlC2含量对复合材料生成相、显微组织、力学和电学性能的影响。实验结果表明,在1150℃的高温下,不管Ti3AlC2的含量,Al都从Ti3AlC2中溶出进入液相Cu中,反应生成新的复合相。当Ti3AlC2原料的体积分数为40%~60%时,复合材料由Ti3C2相和Cu(Al)合金相组成。Cu/Ti3AlC2复合材料具有高强度及良好的断裂韧性和导电性,归因于Ti3C2聚集薄层与Cu(Al)合金层之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构。当Ti3AlC2原料的体积分数为70%或80%时,复合材料由Ti3C2和Cu9Al4金属间化合物组成,随着Ti3AlC2含量的增加,其强度和断裂韧性减小,硬度和电阻率增大。     

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。     

SCS—6 SiC／Ti2AlNb复合材料的界面反应及机理

运用量子化学计算理论，求出了有关化合物的热化学参数，并根据有关热力学模型，计算了金属间化合物Ti2AlNb中元素的活度，由此计算了SCS－6 SiC长纤维增强Ti2AlNb金属间化合物复合材料界面反应的Gibbs函数变值△rG,用△rG判据推测了界面反应产物并与透射电镜实验结果进行了对比分析。研究表明，由于Ti2AlNb中原子结合力较Ti3Al强，因而SCS－6 SiC/Ti2AlNb复合材料的界面反应较SCS－6 SiC/Ti3Al轻。反应初期形成晶粒非常细上的TiC,Ti5Si3,晶粒较大的TiC和Ti3Si是由于元素扩散和反应所形成。在对复合材料的热暴露中，这些反应产物均进一步长大，并由于反应Ti3Al C→Ti3AlC，在Ti2AlNb基体中形成一些三元反应产物Ti3AlC晶粒。     

添加TiAl对燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

采用Ti，Al和C粉末为反应物原料，研究了添加金属间化合物TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响。从动力学和热力学的角度探讨了TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理。实验结果表明，仅以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC2化学计量比配料，燃烧产物的主要物相是TiC，只能得到少量Ti3AlC2相，但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl(20％-35％)(质量百分数)后，燃烧合成产物中Ti，AlC2的含量显著增加，成为燃烧产物的主要物相，而TiC的含量则显著减少。燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl量的增加而显著增多。     

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti－Al－C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

以Ti，Al，C和TiC粉末为原料，研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti—Al—C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明，不同的钛碳摩尔比和Al含量变化，对Ti-Al—C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti／C=1或1．5时，燃烧产物主晶相是TiC，与原料中Al含量变化关系不大；Ti／C=2和Ti／C=3时，主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC，它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强，当Al含量增加到一定量后，Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱；TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2相的中间产物。     

电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层

利用电弧复合磁控溅射技术制备不同Ti/Al比的Ti-Al-C涂层,结合后续的退火处理制备Ti_2AlC相涂层。利用SEM、EDS、XRD、Raman光谱仪和TEM等研究了Ti/Al比及退火温度对退火后Ti-Al-C涂层的相和微观结构的影响。结果表明,Ti-Al-C沉积态涂层为富Al层和TiCx层交替堆垛的多层结构,涂层表面大颗粒较少且结构致密。Ti/Al比对退火后涂层中的相结构有重要的影响:当Ti/Al比为2.04时,退火后涂层中Ti_2AlC的纯度和结晶度最高;Ti/Al比过高(3.06)时,退火后涂层中形成TiC和Ti_3AlC杂质相,而低Ti/Al比(0.54)则大幅度降低Ti_2AlC相的纯度和结晶度。同时,退火温度很大程度影响Ti_2AlC相的形成,当沉积态涂层中Ti/Al比为2.38时,Ti_2AlC相涂层形成的最佳退火温度为750℃,偏低的退火温度(600℃)下,原子不能充分扩散,难以形成211结构的Ti_2AlC相,而退火温度过高时(900℃)涂层中存在较多的TiC、TiAlx等杂质相。     

Ti2 AIC三元可加工陶瓷原位反应合成的研究

以Ti粉、Al粉和活性炭粉体为原料,采用高能球磨及真空热压烧结技术制备纯度较高的Ti2AIC陶瓷,通过DSC、XRD等测试手段研究了该工艺的反应合成过程,并重点分析了Al含量对反应过程及材料微结构的影响.结果表明,Al含量对合成Ti2AIC陶瓷有很大的影响,当体系中Al含量为28%时,在氩气保护下高能球磨12 h,形成以Ti、TiC和Ti-AI金属间化合物为主的复合粉体,该复合粉体在1 300℃真空热压烧结即可获得单一物相Ti2AlC块体.     

燃烧合成Ti_3AlC_2及其热稳定性

采用燃烧合成技术,通过改变Ti、Al和C 3种粉末的比例制备出高纯度的Ti_3AlC_2块体材料,并对其在氩气中的高温热稳定性进行了研究.X射线衍射(XRD)表明合成产物除了含有Ti_3AlC_2外,还含有少量TiC和Ti-Al金属间化合物,经k值法计算得Ti_3AlC_2最高含量为96.7%.耦合等离子-原子发射光谱(ICP-AES)结果表明最高纯度的合成产物中Ti、Al质量分数分别为74.2%和13.7%,与Ti_3AlC_2中Ti和Al含量十分接近.利用SEM对燃烧产物断口进行了观察,发现明显的层片状结构.热重-差热(TG-DTA)结果表明燃烧合成的高纯Ti_3AlC_2在加热过程中没有明显的热效应,说明合成的产物处于近似平衡状态.Ti_3AlC_2的分解温度在1370 ℃左右,同时由于氧化作用而导致试样质量略有增加.     

Ti_4AlN_3陶瓷的相形成机理研究

介绍了Ti4IAlN3陶瓷的结构特点和制备方法。以Ti,Al和TiN粉为原料,采用无压烧结制备的产物来研究Ti4IAlN3的相形成机理。利用X射线衍射（xRD）来确定物相,结果表明：合成Ti4IAlN3的最佳温度为1400℃,保温时间的延长有利于Ti4IAlN3的合成,过量Al能促进Ti4IAlN3的合成,当摩尔配比为n（Ti）：n（Al）：n（TiN）：1：1．2：1．5时,可以合成纯度较高的Ti4IAlN3。     

NiAl含量对反应合成TiC-TiB_2-NiAl物相及组织结构的影响(英文)

以Ti、B4C、Ni、Al粉末为原料,通过自蔓延高温反应合成工艺(SHS)制备TiC-TiB2-NiAl复合材料,研究NiAl含量对反应产物的物相组成及组织结构的影响。结果表明:Ti+B4C+Ni+Al粉末SHS反应产物的物相组成为TiB2、TiC和NiAl,随着Ni+Al添加量的增多,NiAl相的衍射峰强度逐渐增强;TiB2、TiC和NiAl在基体中呈现不同的形态,其中TiB2呈六边形或长条状,TiC呈圆形,NiAl填充在TiC和TiB2颗粒之间;随着NiAl含量的增加,TiC-TiB2-NiAl复合材料的晶粒逐渐被细化,致密度和抗压强度均被提高,TiC的形态由不规则形状转变为圆形。复合材料的断裂方式由单纯的沿晶断裂转变为混合的沿晶断裂和穿晶断裂。     

Sn做助剂机械合金化+热处理制备Ti_3AlC_2

以3Ti/Al/2C/0.1Sn粉体为原料,进行机械合金化,并对粉体产物进行热处理,制备高含量Ti3AlC2材料,并分析了产物的微观形貌。机械合金化3Ti/Al/2C粉体,可合成TiC、Ti3AlC2和Ti2AlC混合粉体产物。添加适量Sn可消除产物中的Ti2AlC,明显促进Ti3AlC2合成。对粉体产物进行热处理,可以提高产物Ti3AlC2含量。热处理温度过低或过高都不利于Ti3AlC2含量的提高。随着热处理温度的提高,晶粒长大明显,烧结倾向加剧,研磨困难。在900℃可以获得质量分数为95.2%的Ti3AlC2。热处理产物颗粒比较细小,可做复合材料的原料。     

添加TiC对燃烧合成Ti2AlC粉体的影响

实验表明，以Ti,Al和碳黑单质粉末为反应物原料，按Ti2AlC化学计量比为原料摩尔配比，得到的燃烧产物主晶相为Ti3AlC2，而Ti2AlC的含量很少。当保持总原料各组分配比不变，加入TiC时，燃烧产物中的Ti2AlC相却变为主晶相，而Ti3AlC2和TiC相的含量急剧减少。燃烧产物Ti2AlC相的含量随添加的TiC质量分数（0－25％）的增加而增加。从动力学和热力学的角度探讨了TiC对燃烧合成Ti2AlC的影响机理。     

固态相变-热压烧结制备Ti3Al/TiC+Al2O3陶瓷复合材料

采用机械球磨工艺使Ti粉和Al粉在高能碰撞下发生同态相变形成Ti-Al非晶及固溶体，并利用X射线衍射对不同时间球磨结果进行了分析。球磨粉料与TiC和Al2O3粉混合后在真空下热压烧结，促进Ti-Al粉向Ti3Al金属间化合物的转变，最终形成了以Ti3Al为增韧相的陶瓷复合材料，断裂韧度值较单纯TiC陶瓷提高近一倍。