自蔓延法在金刚石表面形成碳硼化铝涂层的研究

采用Ti/Al/B/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了Al-TiB2结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳硼化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物的主相为Al、TiB2和金刚石。同时当Al质量分数较高时(60%~80%),在金刚石表面形成了致密的碳硼化铝涂层,呈薄片状,金刚石附近也生长出许多碳硼化铝晶粒,尺寸可达到几十微米。但是当Al质量分数较低(40%和50%)时,金刚石会发生严重的碎裂。     

自蔓延高温烧结制备钛锡碳结合剂金刚石复合材料

采用自蔓延高温烧结(SHS)技术,以Ti/Sn/石墨/Diamond粉体为原料,制备了Ti2SnC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石粒径和质量分数对试样的物相组成与金刚石表面显微形貌的影响。研究结果表明:2Ti/Sn/C试样反应后生成Ti2SnC,同时生成TiC,剩余一定量Sn。添加不同粒度(M10/20、120/140、80/100和30/40)的金刚石后,Ti2SnC含量有所下降。金刚石表面会形成TiC与Sn构成的涂层。随着金刚石质量分数(120/140)的增加,样品中Ti2SnC的形成相应地受到抑制,同时金刚石与基体结合也变差,当金刚石质量分数为40%时,金刚石表面无法形成良好的涂覆。     

自蔓延烧结法制备Al_4C_3涂覆金刚石复合材料

采用Ti/Al/石墨/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结技术制备铝-碳化钛基结合金刚石复合材料,制备了Al-TiC结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Al、TiC和金刚石。同时,在金刚石表面形成了致密的Al4C3涂层,当Al质量分数较高时(80%),Al4C3涂层组织细小,约为1~5μm;随着Al质量分数减少至60%,Al4C3涂层组织粒度逐渐变大,同时析出较多5~20μm的花蕾状析出物。但是当Al质量分数较少(40%)时,金刚石易发生碎裂现象。     

自蔓延高温法在金刚石表面涂覆钛铝涂层的研究

采用Ti/Al/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了钛铝化合物结合剂金刚石复合材料。研究了不同原料配比和引燃温度对结合剂与金刚石结合状态的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:经700℃温度引燃,试样会发生自蔓延反应,生成钛铝化合物,并在金刚石表面形成涂层。当试样中金刚石的质量分数较低(25%),n(Ti)∶n(Al)=3∶1时,试样得到的涂层更致密,钛铝组织发育更好。     

自蔓延高温烧结制备碳化钛陶瓷结合剂CBN复合材料

采用Ti/C/CBN粉体为原料,通过自蔓延高温烧结(SHS)技术,制备了TiC结合剂CBN复合材料。研究了Al添加剂与CBN粒度对烧结试样的物相组成与显微形貌的影响。研究结果表明:Ti/C/CBN试样(质量分数为10%CBN)反应后可生成TiC为主相的材料,同时CBN与Ti反应生成TiN和TiB2。但在反应后CBN发生严重的热损伤,颗粒上出现大量裂纹。在原料中添加适量Al,可避免CBN严重的热损伤,同时生成TiN、TiB2、Al3Ti、AlB2等物相。SHS反应后,较粗粒度的CBN颗粒表面会形成平均粒径约2.3μm的表面组织,而较细粒度的CBN颗粒与基体反应程度较大,部分CBN与基体元素反应形成过渡层,过渡层中组织的平均粒径约0.8μm。     

Cr/Al/B/diamond体系中金刚石表面的热爆反应涂层

采用Cr/Al/B/diamond粉体为原料,并添加少量Cr₂O₃或B₂O₃以诱发热爆反应。结果表明:在高纯Ar保护下,热爆反应后的试样粉末化严重,易将结合剂与金刚石颗粒分离。添加Cr₂O₃的原料体系发生热爆反应后,结合剂中的主相为Cr₂AlB₂,金刚石表面会形成含Cr₃C₂和Al的复合涂层,涂层的晶粒大小为0.5～7.0 μm。当金刚石质量分数为10%和20%时,试样中的金刚石颗粒表面涂覆良好,其起始和终止氧化温度都显著高于未涂覆金刚石的;而在金刚石质量分数较高时,其表面涂覆效果略差。添加B₂O₃的原料体系发生热爆反应后,金刚石表面的涂覆效果不佳,只有半数或以下数量的金刚石颗粒被涂覆。      

SHS技术在金刚石表面镀覆Ni-TiC复合涂层的研究

采用Ni/Ti/石墨/金刚石粉体为原料,使用自蔓延高温烧结技术,合成了Ni-TiC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石含量和粒度对得到的试样的显微结构与物相组成的影响。研究结果表明:原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Ni、TiC和金刚石。当原料中物质的量比Ti:C=1:1时,无论金刚石粒度和含量如何调整,都很难在金刚石表面获得良好的涂层;只有当金刚石粒度较细时（20 μm）,才能在金刚石表面形成良好的涂覆。适当增加原料中Ti的含量,可以在金刚石表面形成比较均匀的Ni-TiC复合涂层,其中TiC晶粒大小约为1 μm。      

微波烧结制备MAX相–金刚石复合材料

采用三元层状导电可加工陶瓷M_n+1AX_n（简称MAX相）材料粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备以MAX相为结合剂的金刚石复合材料,研究MAX相的种类与金刚石含量对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响。通过高温微波烧结MAX相-金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层组织。MAX相的种类与金刚石含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响。实验结果表明:在Ti₂SnC-金刚石复合材料中,烧结后Ti₂SnC会发生严重的分解,分解生成Sn与TiC,在含量较低时,表面仍然光滑,金刚石表面黏附少量富锡圆形组织;当金刚石含量较高时,金刚石表面形成许多细小TiC颗粒。在Ti₃AlC₂-金刚石复合材料中,Ti₃AlC₂分解后生成Al与TiC,金刚石的表面受到明显的侵蚀,同时在表面形成Al₄C₃和Al₂O₃二元组织。对于Ti₃SiC₂-金刚石反应体系,基体主相均为Ti₃SiC₂。当金刚石质量分数为10%时,同时还含有少量Si、TiSi₂和SiC;当金刚石质量分数为20%时,基体中还含有少量TiC,金刚石表面形成了SiC和TiSi₂二元涂层组织。      

TiB-Ti基金属陶瓷的燃烧合成

通过自蔓延高温燃烧合成 ,结合准热等静压工艺 (SHS/PHIP)制备了相对密度超过 94%的TiB xTi基金属陶瓷复合材料 ,研究了金属Ti含量对燃烧合成TiB Ti基金属陶瓷复合材料的影响。研究结果表明 :随着Ti含量的增加 ,绝热温度、燃烧温度和燃烧速度均降低 ,反应产物主要由TiB和Ti两相组成 ,部分产物还有TiB2 相存在 ,产物组织中 ,TiB相主要有针状、棒状和片状等形态 ,增强相的尺寸随Ti含量的增加而减小 ;随Ti含量的增加 ,产物的抗弯强度、抗拉强度、抗压强度和断裂韧性提高 ,且在Ti含量为 40 % (质量分数 )时达到最大值     

SPS烧结诱发自蔓延反应制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料

采用3Ti/Si/2C单质粉末为结合剂原料,添加适量的金刚石,通过放电等离子烧结诱发自蔓延反应快速制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料。研究保温时间对复合材料的基体构成和显微形貌的影响。结果表明:3Ti-Si-2C试样经SPS加热,在1170℃左右发生自蔓延反应,形成Ti_3SiC_2相;产物的主要生成相为Ti_3SiC_2、Ti5Si3和TiC;在1500℃得到的试样中,Ti_3SiC_2含量较高,原料反应较充分;在1500℃烧结含金刚石质量分数10%的粉末,得到的试样主相为Ti_3SiC_2与TiC,同时含有少量的Si、SiC与金刚石;保温1min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较高,Ti_3SiC_2相发育成板条状晶粒,与金刚石结合良好;保温5min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较低,基体主要由大量的TiC颗粒组成,同时金刚石发生严重石墨化,与基体间形成了较厚的过渡层。     

放电等离子烧结-非晶晶化法合成Ti7oNb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6复合材料

采用机械合金化制备不含和含2%(体积分数)B4C的钛基非晶合金粉末,随后采用放电等离子烧结-非晶晶化法合成不含／含(TiB+TiC)的Ti7oNb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6超细晶／细晶钛基复合材料;运用X射线衍射分析(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和万能材料试验机等对制备的钛基非晶粉末和超细晶／细晶钛基复合材料进行表征.结果表明高能球磨80h的钛基粉末中主要为非晶相,B4C颗粒的加入对钛基粉末的玻璃转变温度、晶化温度和晶化焓有显著的影响.另外,不含／含(TiB+TiC)的复合材料的显微硬度分别为5.47和5.33GPa;以50K/min升温到1223K并保温10min获得的Ti70Nb7.8Cu8.4Ni7.2Al6.6块体试样的断裂强度和断裂应变分别为2098MPa和11.5%.     

放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

由于具备较高的热导率,铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺（SPS）成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料,研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率（TC）随金刚石体积分数（50%、60%和70%）和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低,复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高;随着烧结温度的提高,复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。     

NiAl含量对反应合成TiC-TiB_2-NiAl物相及组织结构的影响(英文)

以Ti、B4C、Ni、Al粉末为原料,通过自蔓延高温反应合成工艺(SHS)制备TiC-TiB2-NiAl复合材料,研究NiAl含量对反应产物的物相组成及组织结构的影响。结果表明:Ti+B4C+Ni+Al粉末SHS反应产物的物相组成为TiB2、TiC和NiAl,随着Ni+Al添加量的增多,NiAl相的衍射峰强度逐渐增强;TiB2、TiC和NiAl在基体中呈现不同的形态,其中TiB2呈六边形或长条状,TiC呈圆形,NiAl填充在TiC和TiB2颗粒之间;随着NiAl含量的增加,TiC-TiB2-NiAl复合材料的晶粒逐渐被细化,致密度和抗压强度均被提高,TiC的形态由不规则形状转变为圆形。复合材料的断裂方式由单纯的沿晶断裂转变为混合的沿晶断裂和穿晶断裂。     

HDPE/TiB_2-CB导电复合材料组织与性能研究

采用熔体共混法制备了高密度聚乙烯/二硼化钛-炭黑导电复合材料。研究了少量CB（炭黑）对HDPE/TiB2-CB复合材料室温电阻率、正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和热循环稳定性的影响,并对HDPE/TiB2-CB复合材料的PTC效应随CB含量的变化原因进行了探讨。结果表明,加入少量CB明显降低了TiB2的填充量,由50%降为30%（质量分数,下同）。HDPE/TiB2-CB复合材料中CB含量为3%、TiB2含量为27%时复合材料的PTC强度达7,室温电阻率仅为1.25Ω.m,经过多次热循环后PTC效应仍然稳定。当CB含量超过6%时,室温电阻率稍有降低,但PTC强度迅速降到3.5以下。SEM分析表明CB对TiB2及CB在基体中形成导电通道影响明显。     

气压熔渗法制备高导热金刚石/Cu–B合金复合材料

以硼质量分数为0.5%的Cu–B合金为金属基体以及平均粒径为500 μm的金刚石颗粒为增强体,采用气压熔渗法制备金刚石/Cu–B合金复合材料,研究气压参数对其组织结构和热物理性能的影响规律。结果表明:随着气压升高,金刚石与Cu–B合金之间的界面结合效果、导热性能均增强,热膨胀系数减小;当气压为10 MPa时,其界面结合效果最优,界面处生成的碳化物层将金刚石完全覆盖,且100 ℃时的样品热导率为680.3 W/(m·K),热膨胀系数为5.038×10?6 K?1,满足电子封装材料的热膨胀系数要求。      

自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机理

采用自蔓延高温合成(SHS)技术制备了四组不同成分的MoSix/Cu复合材料.结合XRD、SEM和EDS等分析手段对所制备的MoSix/Cu复合材料显微组织和相组成进行了分析.系统研究了MoSi2设计含量及Mo/Si原子比对复合材料相组成的影响,并在此基础上讨论了MoSix/Cu复合材料中MoSix的原住合成机制.结果表明,MoSix/Cu复合材料相组成包含固溶体相α-Cu、α-Mo、MoSix和CuxSi四类相;随着MoSi2预设含量的增加和Mo/Si原子比的降低,MoSix/Cu复合材料中MoSix和CuxSi相的含量明显增加;自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机制为富Cu、Si的残余液相与其所包围的α-Mo之间通过界面反应直接形成MoSix.