热压合成Ti3Si0.9Al0.3C1.95固溶体材料

以单质的Ti,Si,Al粉和石墨粉为原料,用热压烧结法原位合成了单一相的Ti3Si0.9Al0.3C1.95层间固溶体材料.研究了合成温度和原料配比对合成产物相组成的影响,并对Ti3Si0.9Al0.3C1.95晶粒的超结构现象及其转变进行了讨论.结果表明:合成单一相Ti3Si0.9Al0.3C1.95固溶体的最佳原料摩尔配比为该相理论配比,相应的最佳热压烧结温度为1 600℃.Ti3Si0.9Al0.3C1.95晶粒具有与Ti3SiC2类似的板状晶外形,但各个晶面的X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)峰的2θ与Ti3SiC2相比向小角度方向偏移.块体材料中Ti3Si0.9Al0.3C1.95晶粒的Si(Al)原子层存在原子无序排列的超结构现象,其XRD谱中没有或只有微弱的(OOI)晶面的衍射峰存在,但取自于同一块材料的粉末,其晶粒的Si(Al)原子层发生有序化转变,超结构现象消失.     

原料体系对热压烧结制备Ti_3SiC_2材料的影响

以Ti/Si/C,Ti/SiC/C和Ti/Si/TiC粉为原料体系,采用真空热压烧结制备纯样Ti_3SiC_2,通过XRD和SEM研究了不同原料体系和烧结温度对试样相组成、致密度及显微结构的影响。研究表明:烧结温度为1550℃时,Ti/Si/TiC体系制备的纯样Ti_3SiC_2主晶相为Ti_3SiC_2,第二相为TiC,Ti_3SiC_2相含量为94%,为各试样中最高,Ti_3SiC_2材料较其他试样致密且Ti_3SiC_2晶粒发育成均匀良好的板状晶粒,粒径约为20μm;制备纯度较高的Ti_3SiC_2材料需要提高Ti/Si/C,Ti/SiC/C原料体系的烧结温度。     

Ti3SiC2陶瓷粉末的制备

新型层状陶瓷材料Ti3SiC2集金属和陶瓷的优良性能于一身,如低密度、高熔点、良好的导电导热性、高弹性模量、高断裂韧性、耐氧化、耐热震、易加工且有良好的自润滑性。在高温结构陶瓷、电刷和电极材料、可加工陶瓷材料、自润滑材料等领域有着广泛的应用前景。本文综合介绍了Ti3SiC2粉求制备的研究进展。最近,作者以Ti／Si／C／Al元素粉为原料,采用无压烧结的方法制备出纯度较高的Ti3SiC2陶瓷粉末。为Ti3SiC2基复合材料的发展开辟了一条新途径。     

Ti3SiC2陶瓷粉末的制备

新型层状陶瓷材料Ti3SiC2集金属和陶瓷的优良性能于一身,如良好的导电导热性、耐氧化、耐热震、高弹性模量、高断裂韧性等,在高温结构陶瓷、电刷和电极材料、可加工陶瓷材料、自润滑材料等领域有着广泛的应用前景。本文综合介绍了Ti3SiC2粉末制备的研究进展。此外,作者以Ti／Si／C／Al元素粉为原料,采用无压烧结的方法制备出纯度较高的Ti3SiC2陶瓷粉末,为Ti3SiC2基复合材料的发展开辟了一条新途径。     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及弯曲性能研究

Ti3Si C2/Ti C是一种新型复合材料,同时具有金属与陶瓷的特性,本文采用浸渗反应烧结法制备了Ti3Si C2/Ti C复合材料,并对制备复合材料的性能进行了研究。研究结果表明:当浸渗温度为1550℃时,可制备得到致密性优良的Ti3Si C2/Ti C复合材料;当Ti C含量超过18%时,抗弯强度开始下降,气孔率随之增大。     

Ti3AlC2的制备与微观结构

热压烧结不同原料制备Ti3AlC2,结果表明热压烧结Ti,Al,C原始粉很难得到高纯致密的Ti3AlC2.当以TiC代替C和部分Ti,并掺加摩尔比为0.1～0.2的Si时,可以得到致密的单相材料.掺加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体Ti2.76Al078Si0.22C2.烧结试样的晶体为层片状结构,1 300℃和1 400℃烧结试样的晶粒尺寸分别为6～8 μm和15～20 μm.材料的vicker硬度为3.3～5.0 GPa,弹性模量为289GPa,抗压强度为785 MPa,抗弯强度为375 MPa,断裂韧性为7.0 MPa·m1/2.     

Ti3SiC2陶瓷的制备

Ti3SiC2陶瓷由于具有非常优越的性能而受到广泛关注,但到目前对于反应合成Ti3SiC2的热力学和动力学仍缺乏系统地研究.本文对反应合成Ti3SiC2进行了热力学计算和动力学分析,利用Ti、Si、C混合粉末进行热压,制备了较高纯度的Ti3SiC2陶瓷,并对烧结试样进行XRD和断口SEM分析.热力学计算结果表明:在常用的反应合成Ti3SiC2的材料体系中,Ti-Si-C三元粉末的反应热力学驱动力最大,据此选择Ti、Si、C粉末,按照3:1.2:2的原子比混合作为反应合成Ti3SiC2的原料;动力学分析结果表明:Ti-Si-C三元元素粉末的反应动力学要求必须有较高的升温速度,才能获得Ti3SiC2材料.根据动力学分析结果设计反应合成工艺,利用真空热压获得了纯度达到89%(体积分数,下同)以上的Ti3SiC2材料.     

铝对3Ti/SiC/C体系自蔓延高温合成Ti_3SiC_2的影响

采用3Ti/SiC/C粉体为原料,通过自蔓延高温合成技术制备了Ti3SiC2材料。探讨Al助剂对制备Ti3SiC2的作用。研究结果发现C-SiC-3Ti粉体能够产生SHS反应,产品由TiC、Ti5Si3和Ti3SiC2三相组成,Ti3SiC2含量约46%。添适当Al可显著促成Ti3SiC2相合成。选用3Ti/SiC/C/0.3Al粉体作原材料,产物中Ti3SiC2含量高达92.5wt%。     

高能球磨和热压烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复相陶瓷及其性能

以Ti,Si和C粉为主要原料,利用高能球磨及热压烧结制备了SiC/Ti3SiC2复相陶瓷。研究了工艺条件尤其是烧结温度和压力对合成产物相组成、微观结构及性能的影响,并结合X射线衍射、扫描电镜等检测结果探讨了Ti-Si-C体系反应合成机理。结果表明:通过高能球磨18h,在25MP和1300oC热压,可得到均匀、致密的SiC/Ti3SiC2复相陶瓷材料。Si含量对SiC/Ti3SiC2材料的相组成及性能有较大影响。起始原料中的Ti,Si,C和Al的质量比为3:1.2:2:0.2时,材料性能提高明显,其弯曲强度、断裂韧性、密度和相对密度分别为526.65MPa,8.67MPa·m1/2,4.058g/cm3,89.78%。显微结构的观察表明,SiC/Ti3SiC2复合材料的断裂具有沿晶和穿晶混合断裂特征。SiC颗粒增韧抑制了微裂纹在Ti3SiC基体中的扩展。     

Ti/Si/TiC体系反应合成Ti_3SiC_2的影响

将原料Ti/Si/Ti C粉体进行高温热处理,制备了高含量Ti_3SiC_2材料。研究了原料粉体不同粒度和配比对合成Ti_3SiC_2材料的影响。研究表明:原料经高温热处理后可得到TiC、Ti_3SiC_2和TiSi_2;配比为Ti/Si/1.7TiC的试样中Ti_3SiC_2含量约为82%,为各试样中最高;Ti_3SiC_2晶粒发育成比较良好的板条状晶粒,晶粒长约10μm,宽约2μm。