Ti2AlN/TiAl复合材料的高温氧化行为

采用压力浸渗法制备Ti2AlN/TiAl复合材料(Ti2AlN体积分数25%),研究该复合材料的高温氧化行为。结果表明:600～800℃,材料氧化过程分为初期快速氧化和后期缓慢氧化两阶段;900～1100℃,氧化过程分为初期快速氧化、中期缓慢氧化和后期匀速氧化3阶段;但是1100℃时,材料氧化的第2阶段(缓慢氧化阶段)很短暂。800,1000,1100℃氧化24h后,复合材料增重分别为0.83,2.58和27mg/cm2。同时研究了Ti2AlN/TiAl复合材料在不同温度区间、不同氧化阶段的氧化产物、氧化层厚度和氧化层结构变化规律,分析讨论影响复合材料氧化性能的主要因素。     

氮气流量及后续热处理对多弧离子镀制备Ti2AlN涂层的影响规律

利用电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti基材上低温沉积Ti-Al-N涂层,研究氮气流量及热处理工艺对涂层微观组织结构的影响。结果表明,沉积态涂层中不含三元层状陶瓷Ti_2AlN MAX相,可能含有Ti_3AlN(反钙钛矿结构)、TiN、α-Ti、fcc-Al及Ti_xAl_y金属间化合物等。涂层经退火后在一定条件下可以形成Ti_2AlN。涂层中的N元素含量及退火温度对Ti_2AlN的形成起到重要作用。N元素含量过多不利于Ti_2AlN的形成;提高退火温度可以促进Ti_2AlN的形成。透射电镜(TEM)分析结果表明,退火过程中Ti_2AlN的形成伴随着涂层微观组织结构的转变,从明显的层状结构转变为细小的等轴晶结构。     

不同热处理TiN/Ti多层涂层冲蚀损伤特征与机理

目的 通过研究分析不同热处理TiN/Ti多层涂层在冲蚀作用下的损伤特征,揭示不同热处理TiN/Ti多层涂层冲蚀损伤的机理。方法 采用磁过滤阴极真空弧沉积技术在TC4钛合金表面制备 TiN/Ti多层涂层,利用热处理炉对试样进行不同的热处理(300 ℃/40 min,空冷;400 ℃/40 min,空冷;300 ℃/40 min,空冷+300 ℃/40 min, 空冷),采用划痕仪、显微硬度计、扫描电镜、能谱仪等设备对热处理试样涂层的结合力、显微硬度、涂层损伤形貌特征、元素分布等进行表征,并在冲蚀试验平台上通过砂尘冲蚀性能试验(速度130 m/s,角度45°)进行验证。结果 TiN/Ti多层涂层在低温(≤400 ℃)下经短时间热处理后,涂层的物相未发生变化,仍以 TiN(111)、TiN(200)、TiN(220)和TiN(311)为主,涂层结构完整,最外层的TiN涂层没有发生氧化现象,涂层结合力基本未发生改变,显微硬度略有下降,由2 764.1HV分别降至2 748.9HV、2 493.2HV、2 255.2HV。TiN/Ti多层涂层的抗冲蚀性能变化不大,冲蚀速率由0.117 mg/min分别变为0.100、0.156、0.120 mg/min。结论 低温(≤400 ℃)短时热处理对TiN/Ti多层涂层冲蚀性能的影响不大,冲蚀损伤机理为环形裂纹引起分层剥落的脆性剥落。     

原位反应渗透法制备石墨/AlN涂层材料

采用喷射法在石墨基体表面形成BN薄层,利用Al与BN原位渗透反应并渗入石墨基体,在基体获得AlN涂层来增强石墨的抗腐蚀能力.采用DTA、XRD分析方法,对原位反应过程进行分析,并探索了热处理工艺条件对反应物相结构的影响,确定了的最佳热处理工艺条件.采用SEM分析方法,对喷射工艺参数以及AlN涂层/石墨微观结构进行分析;采用EPMA对合成AlN涂层/石墨进行元素分布分析.结果表明:采用原位合成工艺可获得致密结构的AlN涂层,同时在石墨基体与涂层之间形成致密的结合界面.     

热处理对Cu/Ti层状异质结构复合材料组织及力学性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射和疲劳试验机研究了热处理对Cu/Ti层状异质结构复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明，在400℃×60 min热处理后，Cu/Ti界面处无扩散；在600℃×60 min热处理后生成2μm的扩散层，在800℃×60 min热处理后扩散层厚度增长至约12μm,分为Cu₄Ti、Cu₄Ti₃和CuTi₃共3层结构。400℃×60 min热处理后，复合材料因Ti层而存在异质结构，在拉伸变形过程中，异质变形诱导强化导致其拥有良好的综合力学性能，其抗拉强度和断后伸长率分别为361.7 MPa和36.7%。随着热处理温度的升高，Ti层异质结构逐渐消失，异质变形诱导强化减弱，同时Cu/Ti界面间生成金属间化合物层，从而导致复合材料塑性下降。     

原位Al_3Ti/Al复合材料的冷喷涂制备及组织性能北大核心CSCD

以Al80/Ti20(mass%)混合粉末为原料,采用冷喷涂法在低碳钢上沉积致密的Al/Ti基复合材料,对其在不同温度下(400、450、500、550和600℃)进行热处理,获得原位Al_3Ti金属间化合物颗粒增强Al基复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及磨损试验机研究了冷喷涂Al/Ti复合材料热处理前后的微观组织形貌、相结构、硬度及磨粒磨损性能的变化规律。结果表明:冷喷涂Al/Ti复合材料的相结构与喷涂粉末相同,涂层组织致密、颗粒间为机械结合;Al/Ti复合材料在450℃热处理后其局部区域开始通过扩散反应原位形成Al_3Ti金属间化合物,而在600℃热处理后初始Ti颗粒已全部转变为Al_3Ti金属间化合物颗粒,同时,涂层内部颗粒界面间结合显著改善,从而获得原位Al_3Ti/Al复合材料。随着热处理温度升高,原位Al_3Ti/Al复合材料硬度先下降后升高,而其磨粒磨损性能则在550℃热处理后显著增加。     

电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层

利用电弧复合磁控溅射技术制备不同Ti/Al比的Ti-Al-C涂层,结合后续的退火处理制备Ti_2AlC相涂层。利用SEM、EDS、XRD、Raman光谱仪和TEM等研究了Ti/Al比及退火温度对退火后Ti-Al-C涂层的相和微观结构的影响。结果表明,Ti-Al-C沉积态涂层为富Al层和TiCx层交替堆垛的多层结构,涂层表面大颗粒较少且结构致密。Ti/Al比对退火后涂层中的相结构有重要的影响:当Ti/Al比为2.04时,退火后涂层中Ti_2AlC的纯度和结晶度最高;Ti/Al比过高(3.06)时,退火后涂层中形成TiC和Ti_3AlC杂质相,而低Ti/Al比(0.54)则大幅度降低Ti_2AlC相的纯度和结晶度。同时,退火温度很大程度影响Ti_2AlC相的形成,当沉积态涂层中Ti/Al比为2.38时,Ti_2AlC相涂层形成的最佳退火温度为750℃,偏低的退火温度(600℃)下,原子不能充分扩散,难以形成211结构的Ti_2AlC相,而退火温度过高时(900℃)涂层中存在较多的TiC、TiAlx等杂质相。     

三元层状氮化物(Ti2AlN)陶瓷的研究

综述了Ti2AIN陶瓷合成技术的研究进展，详细介绍了Ti2AIN的力学性能和电学性能。已见报道的Ti2AIN陶瓷的制备方法有热等静压法和振动致密化反应合成法。以单质Ti，Al，TiN粉为原料，按摩尔比1：1：1称量后混料，用原位热压的方法合成了Ti2AIN多晶块状材料。X射线衍射分析结果表明，当烧结温度为1000℃时，已经开始形成Ti2AIN相，但仍然有很多未反应的TiN和中间产物TiAl；随着烧结温度的提高，Ti2AIN的衍射峰逐渐增强；当烧结温度在1300℃时，仅有微弱的TiN衍射峰，产物已经近乎纯的Ti2AlN材料。     

真空退火对多弧离子镀Ti-Al-N涂层的影响

采用多弧离子镀技术和后续的真空退火工艺在06Cr19Ni10不锈钢基体上制备了Ti2AlN涂层;研究了多弧离子镀工艺及退火处理对涂层的成分、相组成以及摩擦系数等性能的影响。结果表明,沉积时氮气通量以及退火温度的选择是Ti2AlN相形成的关键因素,在氮气通量40 nm3/h、负偏压400 V、靶电流75 A、占空比90%的条件下镀制的涂层经700℃真空退火获得了纯度较高的Ti2AlN涂层,其硬度为7.2 GPa,摩擦系数仅为0.18。     

原位反应渗透法制备石墨／AlN涂层材料

采用喷射法在石墨基体表面形成BN薄层，利用Al与BN原位渗透反应并渗入石墨基体，在基体获得AlN涂层来增强石墨的抗腐蚀能力。采用DTA、XRD分析方法，对原位反应过程进行分析，并探索了热处理工艺条件对反应物相结构的影响，确定了的最佳热处理工艺条件。采用SEM分析方法，对喷射工艺参数以及AlN涂层／石墨微观结构进行分析；采用EPMA对合成AlN涂层／石墨进行元素分布分析。结果表明：采用原位合成工艺可获得致密结构的AlN涂层，同时在石墨基体与涂层之间形成致密的结合界面。     

热等静压制备Al2O3增强Ti2AlN金属陶瓷

采用热等静压工艺,在1 000 ℃、100 MPa条件下,选择混合粉末Al3Ti+TiN+TiO2和Al3Ti+TiN,调整各粉末中不同成分的比例,找到性能合适的合金配比,利用XRD和扫描电镜研究压制后的样品的相组成和组织形貌.结果表明:粉末经热等静压后均可生成Ti2AlN相,但是生成物相比例不同;其中Al3Ti、TiN和TiO2的质量比为2.07-1.68-1的粉末压制出来的样品是完整的Ti2AlN基体,同时生成的Al2O3均匀弥散分布在基体中,对基体具有强化作用.     

Synthesis of high-purity Ti2AlN ceramic by hot pressing

High-purity Ti2AIN ceramic was prepared at 1300℃ by hot pressing（HP） of Ti/Ai/TiN powders in stoichiometric proportion. The sintered product was characterized using X-ray diffraction（XRD） and MDI Jade 5.0 software （Materials Data Inc, Liverpool, CA）. Scanning electron microscopy（SEM） and electron probe micro-analysis（EPMA） coupled with energy-dispersive spectroscopy（EDS） were utilized to investigate the morphology characteristics. The results show that Ti2AIN phase is well-developed with a close and lamellar structure. The grains are plate-like with the size of 3-5 μm, thickness of 8-10 μm and elongated dimension. The density of Ti2AlN is measured to be 4.22 g/cm^3, which reaches 97.9% of its theory value. The distribution of Ti2AlN grains is homogeneous.     

反应室沉积TiN/AlN复相陶瓷的研究

采用自蔓延高温合成与等离子喷涂相结合的方法在自制的反应室中沉积了TiN／AlN复相陶瓷。通过XRD、SEM、TEM等手段对复相陶瓷进行了相分析、表面形貌及微观结构分析，结果表明，复相陶瓷主要由TiN和AlN两相组成，但复相陶瓷粒子间的结合较差，没有明显的相界，TEM表明复相陶瓷有类似于羽毛状的形貌。     

AlN和AlN/BN层状复合陶瓷的高温氧化行为

采用循环氧化法对单相AlN和层状AlN/h-BN复合陶瓷在1000及1300℃空气中的氧化动力学曲线进行研究.结果指出,在1000℃时,层状AlN/h-BN复合陶瓷的氧化增量低于单相AlN陶瓷;在1300℃时,其氧化动力学曲线分为缓慢增重、快速氧化增重和抛物线增重3个阶段,由xRD分析及扫描电镜观察发现,在1300℃氧化30 h后,试样已不存在BN相,并且由于界面层BN的氧化挥发而残留有微孔.     

Microstructure and magnetic properties of Ti/Co/Ti films

The two series of as-deposited and annealed Ti/Co/Ti thin films were deposited by magnetron sputtering onto glass substrates at room temperature. The structural and magnetic properties of the films at room temperature were investigated as function of Co layer thickness. X-ray diffraction (XRD) profiles show Co nanograins are formed as the hexagonal-close-packed (hcp) structure. The perpendicular coercivity of the Ti(15 nm)/Co(30 nm)/Ti(15 nm) film annealed at 450 ℃ for 30 min is about 288 kA·m-1 .     

TiN/AlN复合材料的等离子烧结

采用等离子技术,在1600℃的温度和50 MPa的压力、不同保温时间的条件下实现TiN/AlN纳米复合粉的快速烧结。随着保温时间的延长,材料致密性有所改善,在保温15 min后获得最大密度,HRA=93,ρ=4.346 g/cm~3;随后由于颗粒的长大密度有所下降。XRD分析主相为TiN,局部温度过高导致氮缺位,晶格常数增大,衍射峰较烧结前略有左偏;次相为AlN,但由于在烧结过程中存在应力,其衍射峰较烧结前略有右偏,同时在烧结过程中有轻微氧化现象生成AlON相。用SEM分析了试样断口形貌,主要呈现沿晶断裂。     

钛/铝/钛层状复合材料的爆炸复合制备及后续热压处理研究

本文以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形;热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h后铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl₃相以及Ti₂Al₅相构成。