机械合金化+热处理制备Ti_3AlC_2材料

采用3Ti/1.1Al/2C粉体为原料,通过机械合金化与热处理,制备高纯Ti3AlC2材料。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与表征。结果表明,3Ti/1.1Al/2C粉体机械合金化9 h后,元素粉末间会发生化学反应,合成了TiC和Ti3AlC2的复合粉体材料。粉体材料的晶粒比较细小,颗粒直径约为0.5~2μm。同时产物中有一些坚硬、细小的块体出现,小块体中的TiC和Ti3AlC2晶粒发育良好,TiC晶粒大小约2μm,Ti3AlC2晶粒长约10μm、宽约2μm。对得到的机械合金化粉体进行热处理,经900℃保温2 h可获得组织细小(颗粒直径0.5~1μm)、高纯(96.6%)的Ti3AlC2材料。继续升温,会导致Ti3AlC2材料分解。温度升至1 300℃时,物相分析表明试样仅由TiC相组成,组织致密,TiC晶粒大小约5~10μm。     

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。     

Ti-C-3Ni-Al体系热爆合成反应及产物形态的研究

采用SEM和EDS分析对Ti—C-3Ni—Al体系热爆合成反应进行了研究。结果表明，由Ni和Al的放热反应引发Ti和C的强放热反应，体系生成了TiC／Ni3Al复合产物。体系成分和热爆温度是影响反应及产物形态的主要因素。TiC含量愈高，反应愈剧烈，TiC颗粒粒度愈大，产物致密性则先降低后升高。热爆温度愈高，反应愈剧烈，产物致密性相对愈好；TiC颗粒粒度随温度的升高而增大，形状从近球形发育成多边形。     

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.     

Ti-W-C体系燃烧合成产物颗粒形貌分析

研究了Ti-W-C体系燃烧合成产物相组成及颗粒及颗粒形貌特征。结果表明：W含量较低时，燃烧高温使燃烧前沿Ti粉熔化，能合成单相（Ti,W)C,且产物聚合颗粒致密，其组成晶粒生长完整，球磨后粉末粉度较粗，W含量增加，W与C反应不完全，TiC-WC固溶不充分，产物多晶聚合体颗粒疏松，球磨后粉末粒度较细。     

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。     

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。     

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...     

大热流通量条件下原位合成Fe-TiC复合材料的研究

首次应用Gleeble热模拟机研究Fe—Ti—C体系在大热流通量条件下原位合成Fe—TiC复合材料。通过压坯在加热升温过程所反映出的特点，结合热力学计算，以及对产物的x射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等的研究分析，结果表明：在大热流通量下，可以大幅度地降低合成反应起始温度，且反应完全。在实验研究条件下，Fe—Ti—C体系可在394℃的低温条件下发生合成反应。合成的产物除了分布在铁基体中的小颗粒TiC外，还有少量的Fe2Ti。此研究结果为低温合成Fe—TiC复合材料提供了一条新途径。     

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。