Reactions between Ti and Ti3SiC2 in temperature range of 1273-1573 K

The reactions of Ti₃SiC₂ and Ti in the temperature range of 1 273–1 573 K under a pressure of 20 MPa were investigated. The results confirm that Ti reacts with Ti₃SiC₂ above 1 273 K and new phases like TiC_x, Ti₅Si₃ and TiSi₂ are identified. The reactions are closely related to temperature and content of Ti₃SiC₂ in Ti. During the reaction process, Ti₃SiC₂ decomposes in two different modes. The first is caused by the de-intercalation of Si from it and the TiC_x is formed by the remained titanium and carbon; the second is that the carbon is separated from the Ti₃SiC₂ and reacts with titanium furthermore. The diffusing of silicon is believed to be the determinant ingredient of the reaction.     

SiC/Ti6Al4V复合材料界面反应产物的形成序列及扩散路径

通过SiC/Ti6Al4V钛基复合材料的制备及在不同条件下的热处理试验，利用SEM，EDS及XRD分析技术研究复合材料界面反应产物相的形成及反应元素的扩散路径。结果表明：反应元素如C，Ti，Si在界面反应层中出现浓度波动，合金元素Al并没有显著扩散进入界面反应产物层，而是在界面反应前沿堆积，其界面反应产物被确认为Ti3SiC2，TiCx，Ti5Si3C，和Ti3Si；在界面反应初期，存在着TiC＋Ti5Si3Cx双相区，当形成各界面反应产物单相区时，SiC／Ti6Al4V复合材料界面反应扩散的完整路径应为：SiC ｜ Ti3SiC2 ｜ Ti5Si3Cx ｜ TiCx ｜ Ti3Si｜ Ti6Al4V＋TiCx；界面反应产物层的生长受扩散控制，遵循抛物线生长规律，其生长激活能Q^k及k0分别为290.935 kJ·mol^-1,2.49× 10^-2 m·s^-1/2.     

Ti/Ti3SiC2复合材料的界面结构

研究了TiSiC2和Ti在1573K、20／VIPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层，反应层的主要成分是Ti，Si，和TiCx，各层之间有明显的界面存在，在界面两端硅含量的变化十分明显。     

SiC/Ti6Al4V复合材料界面反应扩散系数和微观扩散机理

采用三元体系半无限扩散偶的高斯方法,求解了SiC/Ti6AL4V复合材料界面反应层中相关元素的扩散系数,计算的浓度分布和实测值一致.碳原子通过反应层的扩散服从间隙扩散机制,硅原子的扩散为空位扩散机制.由于碳扩散的振动能最低并且跃迁距离最短,而供硅扩散的空位不足,碳和硅在反应产物TiCx中具有最小的内禀扩散系数,分别为8.9403×10-16和4.7747×10-16 m2·s-1.研究表明,在SiC/Ti6AL4V复合材料界面反应的过程中,反应元素通过反应层TiCx的扩散是一个主要的控制步骤.     

Ti/Cu/Ti部分瞬间液相连接Si_3N_4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间层在 12 73K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接 ,实验考察了保温时间对连接强度的影响。用SEM ,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析 ,并用扩散路径理论 ,研究了界面反应产物的形成过程。结果表明 :在连接过程中 ,Cu与Ti相互扩散 ,形成Ti活度较高的液相 ,并与氮化硅发生反应 ,在界面形成Si3N4 /TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2 /TiSi2 Cu3Ti2 (Si) /Cu的梯度层。保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度     

机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的机理研究

机械合金化3Ti/Si/2C粉体,会诱发自蔓延反应,产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与块体产物.获得的粉体和块体产物中Ti3SiC2含量分别约为17.6%和58.2%(质量分数,下同).本研究提出了一个机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的反应机制,即Ti3SiC2是从固相TiC与Ti-Si液相中形核并长大.最后讨论了机械诱发自蔓延反应与自蔓延高温烧结对合成产物中Ti3SiC2含量及显微形貌的影响.     

SiC陶瓷与TC4钛合金反应钎焊的研究

采用Ｃｕ箔对常压烧结的ＳｉＣ陶瓷与ＴＣ４钛合金进行了接触反应钎焊,并对接头的微观组织,形成机理和室温强度进行了研究。结果表明,利用Ｃｕ箔可以在低于其熔点的温度实现ＳｉＣ与ＴＣ４钛合金的连接。接头界面具有明显的层状结构,即由Ｔｉ－Ｃｕ－Ｓｉ合金层,Ｔｉ－Ｃｕ合金层和富Ｔｉ的Ｔｉ－Ｃｕ－Ａｌ合金层组成。在１２７３Ｋ的条件下连续５ｍｉｎ,接头室温关照切达到１８６ＭＰａ。     

球磨工艺对机械合金化合成Ti3SiC2的影响

以3Ti/Si/2C/0.2Al单质混合粉体为原料,采用机械合金化法制备Ti3SiC2材料.研究球磨工艺(球磨时间、球料比和球径大小、过程控制剂)对机械合金化合成Ti3SiC2影响.结果表明,机械合金化(球料比10:1,球径10 mm)单质混合粉体7 h后,原料粉体发生化学反应,生成了TiC和Ti3SiC2粉体和块体产物.球料比和球径大小对反应合成Ti3SiC2影响并不显著,但明显影响反应的孕育期.适当增大球径和球料比可明显缩短反应的孕育期,采用较大的磨球或过高的球料比会降低球磨效率,延长孕育期;添加过程控制剂(乙醇),不但会延长反应的孕育期,而且抑制反应合成Ti3SiC2.     

不同结合剂原料放电等离子烧结制备TiC/Ti3SiC2复合结合剂金刚石复合材料

分别以Ti/Si/2TiC混合粉体和Ti₃SiC₂单相粉体作为结合剂原料,采用放电等离子体烧结技术合成了TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料,探讨不同的结合剂原料和保温时间对TiC/Ti₃SiC₂结合剂金刚石复合材料的物相构成、微观形貌以及磨削性能的影响。结果表明:采用Ti/Si/2TiC为结合剂原料,保温1 min时,会形成较多量的Ti₃SiC₂,Ti₃SiC₂基体与金刚石结合良好,二者之间没有孔隙;当保温5 min时,Ti₃SiC₂发生分解,基体主相转变为TiC,同时有一定量的Si,金刚石表面被侵蚀,形成凹凸不平的表面。采用Ti₃SiC₂为结合剂原料时,Ti₃SiC₂基体发生严重的分解,生成TiC和Si;金刚石与基体间存在一个过渡层,厚度约15 μm。Ti/Si/2TiC为结合剂原料保温1 min时试样的磨耗比值最大,为1 128。单相Ti₃SiC₂为结合剂的2个试样的磨耗比值约为100左右。      

Chemical kinetic studies on interfacial reaction in SCS-6 SiC/Ti matrix composites

Interfacial reaction and its mechanism of SiC/Ti composite were revealed by chemical kinetic studies. A two-step dynamic model of interfacial reaction in SCS-6 SiC/Ti composites was built up, and the rate constant and the activation energy of the interfacial reactions were obtained based on the quantum chemistry calculation. The results show that the first step, in which the atomic Ti, C and Si are decomposed from Ti matrix and SiC fiber, respectively, is a rate-determined step because the activation energy of the step is much larger than that of the second one in which deferent interfacial reaction products form. The theoretically predicted result of the interfacial reaction is coincident with that of experimental observation.     

SiC纤维增强Ti600复合材料界面研究

通过纤维涂层法(MCF)、结合热等静压(HIP)工艺制备了SiCf/Ti600复合材料,经不同条件真空热暴露试验后,结合SEM、EDS、XRD等分析技术对界面反应动力学和反应产物相形成的反应序列进行初步研究.结果表明,反应元素C、Si、Ti等出现浓度起伏,合金元素Al并没有显著扩散进入界面反应产物层,而是在界面反应前沿堆积,其界面反应产物被确认为:TiC、Ti5Si3和Ti3SiC2,界面反应产物的生长受扩散控制且遵循抛物线生长规律,其生长激活能Qk及指数系数Ko分别为266.46 kJ·mol-1.37x10-3m·s-1/3.     

Ti3SiC2在水、乙醇及其混合溶液中的摩擦学行为研究

目的考察新型可加工金属陶瓷材料Ti_3SiC_2在水基润滑系统(如水液压系统)及乙醇润滑系统(如乙醇燃料系统)中的摩擦学行为。方法利用中频热压烧结技术制备Ti_3SiC_2样品,用球盘接触模式SRV-1摩擦磨损试验机考察Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、X-射线衍射谱等分析材料的形貌和成分物相。结果 Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有较低的摩擦系数(0.14)和磨损率(10~(-7) mm~3/(N×m)),但在纯水中,其摩擦系数(0.54)和磨损率(10~(-4) mm~3/(N×m))均较高。乙醇中少量的水(5%)即可使Ti_3SiC_2/Si_3N_4的摩擦学性能恶化,乙醇中Ti_3SiC_2磨损表面为轻微犁沟效应,随着乙醇中水含量的增大,Ti_3SiC_2晶粒拔出和脱落造成的坑洞增加,因此磨损率迅速增大。纯水中呈现大量的坑洞,相应的磨损率也达到最大值。结论乙醇是Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副很好的低黏度流体润滑剂,在乙醇中,摩擦表面的高化学活性Si元素与乙醇发生了摩擦化学反应,生成的硅醇聚合物在摩擦接触界面形成了边界润滑,致使Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有优良的润滑和减磨作用。     

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。     

TiC增强Cf/SiC复合材料与钛合金钎焊接头工艺分析

采用Ag-Cu-Ti-（Ti＋C）混合粉末作钎料,在适当的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金,利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验检测接头力学性能.结果表明,钎焊后钎料中的钛与Cf/SiC复合材料发生反应,接头中主要包括TiC,Ti3SiC2,Ti5Si3,Ag,TiCu,Ti3Cu4和Ti2Cu等反应产物,形成石墨与钛原位合成TiC强化的致密复合连接层.TiC的形成缓解了接头的残余热应力,并且提高了接头的高温性能.接头室温、500℃和800℃高温抗剪强度分别达到145,70,39 MPa,明显高于Cf/SiC/Ag-Cu-Ti/TC4钎焊接头.     

Synthesis of Ti3SiC2 by spark plasma sintering(SPS)of elemental powders

Ti3SiC2 materials have been fabricated by spark plasma sintering of the elemental powders with the addition of Al.At the heating rate of 80℃/min and under the pressure of 30MPa,the ideal synthesis temperature of Ti3SiC2 is in the range of 1150-1250℃.The addition of Al is in favor of the formation of Ti3SiC2.The synthesized compound has the molecular of Ti3Si0.8Al0.2C2 and lattice parameters of α=0.3069nm,c=1.7670nm.Its grain is plane-shape with a size of about 50μm in the elongated dimension.The prepared material has Vickers hardness of 3.5-5.5GPa(at 1N and 15s) and is as readily machinable as graphite‘s.     

FABRICATION OF Ti/SiC MMCs BY VACUUM HOT PRESSING WITH AID OF HYDROGEN

1.IntroductionThemechbocalpropertiesofmetaJmatrircomposites(MMCs)arelargelycontrolledbythebounda-rystateofthematrir/fiberiliterfaCe,whichplaysanimport8ntroleinloadtransferinMMCs.TheinterfaCereactionproductsinc0ntinu0usSiCfiberreinforcedtitaulummatrircomp0sitesareusuallybrittleTi5Si3andTiC[1].Accordingt0Reevesetal'swork[z],areactionzoneatreinforcement/matririllterfacewiththicknessofm0rethan1pmresultedinseriousdegradation0ftheinterfaCestrengthandmechanicalpr0perties0fthecomposite.Therefor…     

Superconducting Properties of Ti3SiC2-Doped Bulk MgB2 Superconductor

研究了Ti3SiC2掺杂对MgB2的晶格参数(a)、微观结构、超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)的影响。随着Ti3SiC2掺杂量的增加,晶格参数a逐渐变小,表明了C进入晶格代替B位的发生。随着掺杂量的增加,超导转变温度Tc从37.15K降低到36.55K。利用Bean模型通过M-H磁滞回线计算了样品的Jc值。结果表明,在低场区域,未掺杂样品的Jc值高于Ti3SiC2掺杂样品的Jc值。然而随着磁场的进一步增大,适量掺杂的样品Jc值得到提高。     

DEVELOPING MULTIPHASE AL_3Ti ALLOYS

ＤＥＶＥＬＯＰＩＮＧＭＵＬＴＩＰＨＡＳＥＡＬ_３ＴｉＡＬＬＯＹＳＷＡＮＧＱｉａｎ；ＷＡＮＧＪｉａｎ；ＷＥＮＧＸｉａｏｊｕｎ；ＳＵＮＪｉａｎ；ＣＨＥＮＳｈｉｐｕ；ＨＵＧｅｎｇｘｉａｎｇ（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈ?..     

Ti／Cu／Ti部分瞬间液相连接Si3N4的界面反应和连接强度

用Ti/Cu/Ti多层中间导在1273K进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接,实验考察了保温时间对连接强度的影响,用SEM,EPMA和XRD对连接界面进行微观分析,并用扩散路径理论,研究了界面反应产物的形成过程,结果表明：在连接过程中,Cu与Ti相互扩散,形成Ti活度较高的液相,并与氮化硅发生反应,在界面形成Si3N4/TiN/Ti5Si3 Ti5Si4 TiSi2/TiSi2 Cu3Ti2(Si)/Cu的梯度层,保温时间主要是通过影响接头反应层厚度和残余热应力大小而影响接头的连接强度。     

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。