SPS技术原位制备Ti3SiC2相增强陶瓷材料

Ti3SiC2具有优良的性能，作为复合材料增强相可以进一步提高材料性能。提出制备Ti3SiC2增强复合材料的一种新思路，即利用放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）原位反应烧结制备Ti3SiC2增强纳米复合材料。利用SPS技术已经成功制备了Ti5Si3／TiC／Ti3SiC2，TiSi2／SiC／Ti3SiC2，SiC／Ti3SiC2等纳米复合材料，并且考察了材料的显微结构和力学性能。     

SPS制备Ti-Si-C系纳米复合材料

围绕Ti-Si-C体系,采用Ti,Si,C,SiC等粉体,利用SPS原位反应烧结制备了一系列Ti-Si-C体系纳米复合材料,主要包括TiC/SiC,Ti5Si3/TiC,Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2等纳米复合材料.利用XRD,SEM和TEM分析了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法测定了其室温显微硬度和断裂韧性.结果表明利用SPS技术可在比较低的温度(＜1500℃),很短的保温时间(＜8 min)下同步完成反应、烧结、致密化,生成Ti-Si-C系纳米复合材料,并且晶粒细小,其中某一相晶粒尺寸小于500 nm.     

碳化钛/硅原位反应烧结研究

采用3TiC/2Si/0.2Al粉体为原料,通过原位反应烧结技术制备致密的纳米SiC增强Ti3SiC2材料,同时研究不同烧结方式(热压烧结和放电等离子烧结)对反应产物的影响.采用XRD、SEM和EDS对试样的物相组成、微观形貌和微区成分进行分析.结果表明,采用两种烧结技术都可制备致密的SiC增强Ti3SiC2细晶材料;采用热压烧结技术可制备纳米SiC-Ti3SiC2复合材料;采用放电等离子烧结技术得到的复合材料中SiC晶粒略粗,为500 nm.     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征.另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673 K时的热传导性能.结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673 K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型.     

Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料力学性能研究

以Ti3SiC2(10%～50%,体积分数)和HAp粉为原料,采用等离子体放电烧结(SPS)方法,在外加应力60 MPa,烧结温度1200℃条件下,制备了Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料.研究了Ti3SiC2含量对复合材料的硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能的影响.实验结果表明,随Ti3SiC2含量的变化,复合材料的强度和韧性均得到了提高和改善.分析认为,Ti3SiC2材料的微观结构特征和增韧机制起到了重要作用.     

Ti3SiC2／Y-3TZP陶瓷复合材料可加工性能研究

以Ti3SiC2（10％～50％，体积分数，下同）和3Y-TZP粉为原料，采用等离子体放电烧结（SPS）方法，在外加应力50MPa，烧结温度1300℃条件下，制备了Ti3SiC2／3Y-TZP陶瓷复合材料。研究了Ti3SiC2含量对复合材料的力学性能和可加工性能的影响。实验结果表明，当Ti3SiC2含量大于30％时，复合材料表现出了良好的可加工性能。分析认为，Ti3SiC2材料的微观结构特征和多重能量吸收机制起到了重要作用。     

Ti3SiC2／Al2O3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）方法成功制备了Ti3SiC2／Al2O3复合材料，用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2／Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量，随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小，且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高，673K时复合材料热导率符合“海岛-网络”模型。     

MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的制备

采用热压烧结方法制备MoS2/Ti3SiC(2MoS2质量分数为2%)的层状复合材料。研究了不同烧结温度对烧结试样性能的影响。研究表明,在1400℃,30MPa压力和保温2h条件下,可以得到致密度达99%以上的MoS2/Ti3SiC2复合材料;在Ti3SiC2中添加MoS2后,烧结温度越高维氏硬度越大;在1400℃,烧结试样维氏硬度达6220MPa,高于纯Ti3SiC2材料的4000MPa;MoS2有良好的导电性能,使得烧结试样的电导率比较高,在1400℃,烧结试样电导率达9.68×106S.m-1,是纯Ti3SiC2材料的2倍。     

原位合成Ti3SiC2/SiC复合材料及其显微组织的观察

利用Si和TiC原位反应合成了Ti3SiC2/SiC复合材料.研究了不同烧结工艺参数和原料配比对形成复合材料的影响.利用X-射线衍射分析了材料的物相组成.所合成的材料中除Ti3SiC2和SiC外,还有TiC存在.利用扫描电镜和透射电镜观察了材料的微观组织,发现生成的SiC颗粒呈棒状和等轴状分布于Ti3SiC2基体中.在Ti3SiC2晶粒内部存在大量的位错和层错.     

SiC／CoSb3复合热电材料的制备及热电传输特性

以Co、Sb粉体为原料，利用机械合金化（MA）和放电等离子烧结（SPS）法制备SiC／CoSb3复合热电材料。采用X-射线衍射法确定机械合金化粉末和SPS烧结块体的相组成，用透射电子显微镜（TEM）观察粉体形貌和块体的显微结构。在300～800K范围内测量了复合热电材料的电阻率、塞贝克系数和功率因子，研究了纳米SiC颗粒的添加对复合材料热电性能的影响。研究结果表明，SiC颗粒的引入使复合材料的电阻率降低，功率因子提高。在680K时0．1vol％SiC／CoSb3复合材料的功率因子比单相CoSb3热电材料提高了约100μW／m·K^2。