TiC对自蔓延高温合成Ti3AlC2相的影响

以Ti、Al和C粉末为原料的自蔓延高温合成试验研究结果表明:在n(Ti)∶n(Al)∶n(C)=2∶1∶1体系中,未添加TiC时,合成产物中有大量的杂相Ti2AlC生成;当添加≤22.5%(原子数分数)TiC时,合成产物中TiC的含量减少,Ti3AlC2的含量显著增多,Ti2AlC杂质相消失;添加＞22.5%(原子数分...     

Ti、Al、C三元素机械球磨工艺对燃烧合成Ti_3AlC_2相的影响

以金属粉末Ti、Al、C为原料,研究不同Ti、Al、C配比及研磨速度、球料比等研磨参数对燃烧合成Ti3AlC2相结构的影响。结果表明:对n(Ti)∶n(Al)∶n(C)=2∶2∶1体系,研磨速度达到120 r/min时,原始粉料完全参与反应,合成产物中无原始粉料残留;而适当的球料比可在混料阶段产生机械诱发自蔓延现象,压坯中因此出现的TiC晶种为Ti3AlC2的燃烧合成做好组织准备。     

以铝为助剂通过机械合金化和热处理制备Ti3SiC2

采用Ti、Si、C单质粉末为原料,添加少量Al元素粉末为助剂,通过机械合金化和热处理制备高纯Ti3SiC2材料。采用XRD和SEM研究该材料的物相组成和显微结构。研究结果表明,机械合金化Ti、Si、C单质混合粉末,会诱发自蔓延反应,生成组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉末与颗粒产物。添加适量的Al元素可消除硅化物,明显促进Ti3SiC2的反应合成。采用Ti、Si、C、Al单质粉末进行机械合金化,可制备出主相为TiC与Ti3SiC2的粉末与颗粒产物。对掺Al机械合金化粉末产物压制后,在900~1 100℃热处理2 h,可制备出纯度大于95%(质量分数)的Ti3SiC2材料,而颗粒产物在900~1 200℃进行热处理,亦可获得纯度为96%的Ti3SiC2材料。但在1 300℃,热处理产物中的Ti3SiC2会发生严重分解,部分分解为TiC和少量硅化物,使产物纯度降低。     

Al含量对燃烧合成Ti_3AlC_2的影响

以Ti、Al和C为原料,研究了Ti∶C＝2∶1(摩尔比)时,不同Al含量(27%、33%、38%)对燃烧合成Ti3AlC2的影响.结合热力学原理和Ti-Al-C相图讨论了Al含量对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理.结果表明,Al含量对燃烧合成Ti3AlC2的影响较大,产物中的主相都是Ti3AlC2,但杂相不同,即Al含量较低时杂相为TiC;Al含量较高时杂相为Al3Ti,当Al含量为33%时合成的Ti3AlC2的纯度最高.     

SHS法制备钛基复合材料用的TiC颗粒

研究了由Ti，C，Al元素粉末通过自蔓延高温合成(SHS)工艺制取TiC颗粒过程中体系物相组成的变化情况，以及合成产物的状态。采用燃烧波淬熄法制备了样品，用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微(SEM)技术分析、检测了所得样品的相组成和微结构。结果表明，在Ti—C—Al系的燃烧合成反应中，分别产生Ti—Al，Ti—C和Al—C间的多个反应，生成多种金属间化合物相，但最终产物以TiC和纯Al相为主。反应产物的形态为纯Al相分隔的符合化学计量比的等轴TiC颗粒多孔堆积体，颗粒大小均匀，尺寸多在2μm一8μm之间。     

自蔓延高温合成Ti_2SnC材料研究

以2Ti/Sn/C和Ti/Sn/TiC粉末为原料,采用自蔓延高温合成(SHS)技术合成Ti2SnC材料,并研究两种粉末原料对反应合成Ti2SnC的影响。研究结果表明,采用SHS技术以2Ti/Sn/C和Ti/Sn/TiC粉末为原料,均可合成Ti2SnC,产物中含有少量的TiC和Sn。以2Ti/Sn/C原料合成的Ti2SnC,其板条晶粒发育良好,晶粒长约10μm,宽约2μm;以Ti/Sn/TiC原料合成的Ti2SnC,其晶粒较细小,呈颗粒状,粒度约1~5μm。     

无压合成制备高纯度Ti3AlC2粉末材料

以TiC粉、Ti粉、Al粉、C粉和Sn粉为原料,通过无压合成工艺,合成了高纯Ti3 AlC2粉末材料.研究了不同原料组成和不同合成温度(1 300～1 500℃)保温30 min产物的物相组成.最终得出结论,在1 500℃保温30 min后可以得到高纯度的Ti3 AlC2材料,Ti3 AlC2含量高于97%.     

Ti_3AlC_2自蔓延高温合成中组织分析

用燃烧波淬熄法及借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究了Ti3AlC2自蔓延高温合成(SHS)中的显微组织变化,淬熄试样保留了未反应区、预热区、燃烧波前沿、反应区、产物区。试验结果表明,Ti3AlC2自蔓延高温合成机理为溶解-析出-熔化-包晶机制:一方面,Ti和C向Al熔液中溶解,最终导致Al3Ti析出;另一方面,随着C向Ti中扩散,最终导致TiC从Ti-Al-C熔体析出;当温度超过Al3Ti的熔点后,Al3Ti熔化,促使Al3Ti和TiC发生包晶反应生成Ti3AlC2。最终的产物中除了大量的Ti3AlC2外还存在少量Al3Ti和Ti,这与试验使用了较粗的Ti粉有关。     

Sn掺杂对SHS法制备三元金属陶瓷Ti3AlC2的影响

分别以3Ti/Al/2C/xSn粉末和2Ti/Al/C/0.9TiC/xSn(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)为原料自蔓延高温合成Ti3AlC2,利用XRD、SEM着重研究了Sn的添加量对产物中Ti3AlC2含量的影响,确定出当产物中Ti3AlC2含量最高时的x值;研究结果表明:添加适量的Sn可消除产物中的Ti2AlC,明显促进Ti3AlC2的合成,并且当x=0.3时,产物中的Ti3AlC2含量最高,比未添加Sn时的含量增加近20％,但Sn的含量继续增加时,Ti3AlC2的含量陡然下降,产物中随之出现大量的Sn,TiC的含量也明显增多;并分析了Sn对合成产物物相组成的影响.     

超重力下燃烧合成TiC(Ti,W)C1-x基细晶复合陶瓷研究

采用超重力下自挤压辅助燃烧合成技术,以快速凝固方式制备出TiC-(Ti,W)C1-x基细晶复合陶瓷.XRD、FESEM与EDS结果表明,TiC基复合陶瓷基体主要由球状的TiC细晶构成,同时在TiC-(Ti,W)C1-x基体问还分布着少量的TiB2片晶、(Cr,W,Ti)3B2及Al2O5残余夹杂物.由于超重力的引入,促...     

热等静压技术制备TiAl合金

用Ti,Al元素混合粉(Ti-34％Al,Ti中含有1.5％TiC,质量分数),采用热等静压技术制备了TiAl合金,研究了热等静压压力对合金的密度,合金的微观结构以及物相等的影响,研究结果表明:随着热等静压压力的升高,合金的密度迅速增大,同时,合金中的Ti_3Al相消失,TiC与其它物质反应并在晶界处形成Ti_2Al相,随着压力的升高,合金收缩率的增大,细小的球状Ti_2AlC相会聚集在一起而变成针状Ti_2AlC,利用HIP技术可以很容易地制备出含C的TiAl复合材料。     

电铝热还原电炉钛渣制备Ti-Al-xFe-ySi合金

利用攀枝花产的电炉钛渣铝热还原一步合成Ti-Al-xFe-ySi多元合金,探索CaO对渣金分离、合金收率及钛收率的影响。当CaO/Al=1.1时,制备的熔渣主要生成了低熔点Al_2O_3·CaO和7Al_2O_3·12CaO相,渣金分离效果最好。合金收率达到62%,Ti收率达到92%,合金中氧含量仅为1.32%。制备的合金主要物相为TiAl_3、TiAl相,而渣中还原出来的Fe替代了TiAl3中的部分Ti形成了Al_3Ti_(0.75)Fe_(0.25)物相,而Si主要与合金中的Ti结合生成了Ti5Si3相,合金中还含有少量的碳与TiAl和TiSi相形成了Ti_3SiC_2和Ti_2AlC新相。     

Discussion of “On the free energy of formation of TiC and Al4C3”

Several years ago, Banerji and Reif^[1] reported some very interesting studies on a process to react Ti and C in molten Al to form particles of TiC. The process was used to prepare a master alloy with a fine dispersion of TiC to inoculate Al for grain refinement. Approximately 2 wt pct of preheated graphite particles were stirred into the Al-5 to 10 pct Ti melts. The authors explained that the melts needed to be superheated above 1000 °C to avoid the undesirable formation of A1₄C₃ and Ti₃AlC at the TiC/melt interface. Their explanation for this phenomenon was based on thermodynamics. They observed that the standard free energy of formation curves for AI4C3 and TiC cross near 1175 °C, with A1₄C₃ having the lower free energy of formation below this temperature. There are several aspects of this work which merit further discussion.     

Combustion synthesis of Fe3Al/TiC composite powders

Abstract

A mixture of (FeTi₂+C)+10 at-%Al based on stoichiometry of Fe₃Al+TiC was used for a combustion front quenching test. The microstructural evolution during combustion synthesis was analysed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry. The phase constituents of the product were evaluated by X-ray diffraction. At first, Al powders were melted at 933 K and surrounded FeTi₂ particles and carbon powders. When the temperature increased to 1358 K, FeTi₂ melted, and Al and C dissolved in Fe and Ti. Then, solid–liquid and liquid–liquid reactions took place, and TiC and Fe₃Al formed. At least at 1723 K, the iron aluminide phase surrounded large TiC particles. Because of formation of TiC_0·95, a small amount of carbon remained in matrix and reacted with Fe₃Al and formed Fe₃AlC. Based on these results, the mechanism of the Fe₃Al–TiC combustion synthesis could be described with a ternary solution precipitation mechanism.     

机械合金化合成Ti_3SiC_2导电陶瓷的形貌特征研究

以Ti、Si、C单质为原料,添加微量的Al为助剂,采用高能球磨的方法合成了以Ti3SiC2为主相、含有一定量的TiC等杂质的混合粉体.球磨8h后,得到了相对纯度较高的Ti3SiC2粉体;同时,在粉体中发现了直径为0.5~1cm扁平的坚硬块体.采用XRD和SEM分析了混合粉体和小块体中Ti3SiC2等组成相的形貌特征.通过分析在不同时间内制备的粉体Ti3SiC2的成分变化和块体断口形貌,发现了Ti3SiC2的块体产物断口表面具有"鸟巢状结构"特征,并对具有该特征的Ti3SiC2块状产物的生成过程进行了讨论.     

反应烧结制备TiC-Ti3SiC2梯度材料

采用Ti、Si、TiC粉末为原料,通过放电等离子反应烧结制备TiC-Ti<,3>SiC<,2>梯度功能材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,分析梯度材料的相组成和微观结构特征.结果表明,采用放电等离子烧结,升温速度为100℃/min时,在1 350℃保温15min、加压40MPa...     

Thermal and electrical properties of Nb2AlC, (Ti,Nb)2AlC and Ti2AlC

The heat capacities, thermal-expansion coefficients, thermal and electrical conductivities of Nb₂AlC (actual Nb:Al:C mole fractions: 0.525±0.005, 0.240±0.002, and 0.235±0.005, respectively), Ti₂AlC and (Ti, Nb)₂AlC (actual Ti:Nb:Al:C mole fractions: 0.244±0.005, 0.273±0.005, 0.240±0.003, and 0.244±0.005, respectively) were measured as a function of temperature. These ternaries are good electrical conductors, with a resistivity that increases linearly with increasing temperatures. The resistivity of (Ti, Nb)₂AlC is higher than the other members, indicating a solid-solution scattering effect. The thermal-expansion coefficients, in the 25 °C to 1000 °C temperature range, are comparable and fall in the narrow range of 8.7 to 8.9 × 10⁻⁶ K⁻¹, with that of the solid solution being the highest. They are all good conductors of heat, with thermal conductivities in the range between 15 to 45 W/m K at room temperature. The electronic component of the thermal conductivity is the dominant mechanism at all temperatures for Nb₂AlC and (Ti, Nb)₂AlC. The conductivity of Ti₂AlC, on the other hand, is high because the phonon contribution to the conductivity is nonnegligible.     

冷轧压下率和再结晶退火温度对Ti-IF钢织构和成型性能的影响

采用背散射衍射技术(EBSD)研究了3.13 mm热轧板的冷轧压下量(65%~80%)和再结晶退火温度(660~780℃)对0.64~1.10 mm Ti-IF钢冷轧板(/%:0.02C、0.01Si、0.10Mn、0.013P、0.011S、0.064 Ti、0.028Al、0.002 0N)的织构和成型性能应变硬化指数(n)、塑性应变比(r)的影响。结果表明,Ti-IF钢冷轧板在冷轧压下率为75%时{111}织构含量最大,成型性能最佳;在740℃以下再结晶退火时材料{111}<110>织构含量高,高于740℃时材料{111}<112>织构含量高;在660~780℃再结晶退火随温度增高,材料{111}织构含量增加,成型性能提高。     

Al2O3/AlTiC/ZrO2/透辉石陶瓷材料的力学性能及微观结构

将金属Al、Al3Ti和TiC以AlTiC中间合金的形式以及ZrO2颗粒共同引入Al2O3基体材料中,热压制备了Al2O3/TiC/ZrO2/AlN复合材料.在此基础上,添加(体积分数)1%透辉石作为烧结助剂,以实现复合材料的液相烧结并促进其致密化程度.复合材料在烧结过程中有新相AlN生成;同时Al、TiC以及Al3Ti释放的Ti原子发生原子重组生成Al2Ti4C.对热压后材料的硬度、断裂韧度和抗弯强度进行了测试和分析;探讨了透辉石对材料致密化程度及力学性能的影响效果;研究了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响;并对AlTiC中间合金的细化特性进行了分析.