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。     

Ag基与Cu基钎料钎焊硬质合金与钛合金组织及性能对比研究

分别以Ag-Cu-Ti与Cu-Mn-Ni为钎料在不同工艺下进行了Ti6Al4V钛合金与YG8硬质合金的高频感应连接。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)对钎焊界面的显微组织、成分分布进行了考察分析,并检测了接头的抗拉强度。结果表明:采用Ag基钎料时,Ti6Al4V侧界面反应层为Ti(s.s)+Ti_2Cu/Ti_2Cu/Ti_2Cu+TiCu/TiCu/Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,YG8侧界面反应层为Ti_3Cu_4/TiCu_2+TiCu_4,在钎缝中心形成了韧性较好的Ag(s.s)+TiCu层,接头最高抗拉强度289 MPa;采用Cu基钎料时界面结构为Ti6Al4V/β-Ti/TiCu+Ti_3Cu_4+TiMn+Cu(s.s)/YG8,接头最高抗拉强度206 MPa。通过对比表明Ag基钎料所得到钎缝韧性较好,但反应时间过长易在母材与反应层间形成裂纹;Cu基钎料呈镶嵌结构,钎焊温度过高镶嵌结构破坏,接头性能急剧下降。     

Al_2O_3陶瓷与GH99高温合金的钎焊

兼具陶瓷与金属优异性能的复合构件的连接一直是材料的研究热点。本课题采用活性钎料AgCuTi钎焊了Al_2O_3陶瓷和GH99高温合金接头,并分析了接头的界面结构以及界面形成的机理,研究了钎焊温度和保温时间对接头组织结构的影响,得出了以下结论:接头连接完好,钎焊界面中无孔洞、裂纹等缺陷,接头典型界面组织结构为GH99/TiNi_3/Cu(s,s)+Ag(s,s)/Cu_3Ti_3O(Ti(O)_(3x))/Al_2O_3;连接温度升高,钎料与两侧母材的反应作用加剧,GH99侧的TiNi_3反应层增厚,且延伸进钎料中部,而陶瓷侧未观察到明显的反应层,但陶瓷与钎料相互扩散得更充分;随着保温时间的延长,GH99侧TiNi_3反应层的厚度增厚明显,保温时间较长时该反应层中产生微裂纹,而Al_2O_3陶瓷侧的连接则更为致密。     

电场作用下SiC与Ti扩散连接界面结构及力学性能

对电场作用下Si C与Ti扩散连接接头界面结构及力学性能进行了分析测试。研究发现,当金属、陶瓷分别连接电场正、负极时,电场可促进界面扩散反应层厚度增加,而电压极性相反时,促进作用明显减弱;连接界面发生原子扩散及化学反应,生成相主要为:Ti_5Si_3与Ti C,从Si C侧到Ti侧界面相结构依次为Si C/Ti C/(Ti_5Si_3+Ti C)/Ti;性能测试结果表明,1000℃/2 h/7.5 MPa下获得的接头剪切强度为66.4 MPa,950℃/1.5 h/7.5 MPa/400 V电场作用下扩散连接接头剪切强度为69.6 MPa,即在其他连接工艺参数相同情况下,施加电压可以增大剪切强度,提高连接效率。     

Q345/Al_2O_3陶瓷扩散接头的组织与性能

采用铜粉(75wt%)+钛粉(25wt%)做中间层对Q345钢与Al_2O_3陶瓷进行了扩散连接,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对接头界面和剪切断口进行了微观表征,并用电子万能试验机测试了接头的剪切强度。结果表明:Q345/Al_2O_3接头界面成形良好,连接可靠;在加热温度1000℃、保温时间30 min、压力45 k Pa参数下,接头存在明显的Q345侧反应层、Cu-Ti中间层、Al_2O_3侧反应层,物相主要为Ti Al3、Ti O_2、Cu_2Ti_4O、Ti_2Cu_3、Cu O、Ti Fe_2、Ti Mn5和Fe基固溶体。剪切试验显示,随着温度的增加剪切强度先增加后降低,加热温度为1000℃时,剪切强度达到最大(70.6 MPa),剪切断口形貌为脆性断裂,断裂位置主要发生在近陶瓷侧。     

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（英文）

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。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的铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl_3相以及Ti_2Al_5相构成。     

SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料的界面行为及力学性能

采用箔-纤维-箔法制备SiC_f/Ti6Al4V/Cu复合材料,研究Ti6Al4V在连续SiC纤维增强Cu基复合材料中作界面改性涂层时的界面反应结合特征.利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析复合材料显微组织、断口形貌以及SiC_f/Ti6Al4V界面和Ti6A14WCu界面的反应扩散特征.结果表明:该复合材料的抗拉强度并没有显著提高;SiC_f/Ti6Al4V界面反应非常微弱;而Ti6Al4V/Cu界面反应非常明显,主要是Ti原子与Cu原子之间的反应,反应层厚度约为20 μm;反应产物主要呈4层分布,分别为CuTi_2、CuTi、Cu_4Ti_3和Cu_4Ti.     

原位热压反应制备高性能亚微米层状Ti_3C_2/(Cu-Al)金属陶瓷

以Ti_3AlC_2和Cu粉作为原料,在1150 ℃下原位热压反应制备了具有亚微米层状结构的Ti_3C_2/(Cu-Al)金属陶瓷材料.XRD、SEM和TEM分析表明,这种亚微米层状结构的形成,归因于Ti_3AlC_2与Cu的高温反应引发Ti_3AlC_2层状结构解离、Al原子溶脱,固溶入周围的Cu中形成Cu-Al固溶体,Al溶出后的Ti_3AlC_2中原始Ti_3C_2层规律性聚集、最终形成厚度为150 nm左右的Ti_3C_2层与Cu-Al层交替层叠结构.由于这两种结构之间的牢固结合以及Cu-Al相构成的空间网络结构,使得此金属陶瓷材料具有优异的力学性能和电学性能.其抗弯强度超过1200 MPa,并具有良好的断裂韧性和导电性.     

SiCf/Ti65复合材料界面反应与基体相变机理

采用磁控溅射先驱丝法并结合热等静压技术制备了SiC_f/Ti65复合材料,对其在650、750、800和900℃进行了长时间热暴露实验。结果表明,热等静压和热暴露过程中,SiC_f/Ti65复合材料内部各元素同时参与界面互扩散和基体相变扩散。热等静压后,SiC_f/Ti65复合材料界面反应层产物主要为TiC,基体中相变产物为等轴的(Zr, Nb)_5Si_4。热暴露过程中,界面反应逐渐生成了Ti_5Si_3和(Zr, Nb)_5Si_4,基体相变则有了Ti_3(Al, Sn)C和TiC生成。SiC_f/Ti65复合材料反应层长大激活能为93 kJ/mol,该材料界面可以在650℃及以下温度长时间保持稳定。     

YSZ热障涂层表面MAX相Ti_2AlC防护层的料浆法制备

MAX相Ti_2AlC是一种很有潜力的热障涂层抗环境沉积物(CMAS)腐蚀防护层材料。采用料浆法在YSZ(Y_2O_3部分稳定ZrO_2)热障涂层表面制备Ti_2AlC防护层,研究粘结剂种类、粘结剂含量、涂覆方式、保温时间和烧结温度对涂层结合质量的影响。结果表明,与硅酸钠相比,乙基纤维素作为粘结剂更合适,当粘结剂含量为7%左右时,Ti_2AlC涂层表面完整,无明显缺陷;与刷涂方法相比,采用浸渍的涂覆方式得到的涂层致密性良好,界面处无明显缝隙;最佳的烧结温度和保温时间为1250℃,10 h。最终采用优化出的参数在YSZ热障涂层表面制备出了厚度～100μm的Ti_2AlC防护层,其与YSZ涂层之间的界面完整,结合良好,为MAX相Ti_2AlC用于CMAS防护层提供了指导。     

导电陶瓷颗粒Ti_3SiC_2含量对碳纤维-铜-石墨复合材料性能的影响

采用超声波化学镀覆技术和电镀技术分别对导电陶瓷Ti_3SiC_2颗粒表面和碳纤维表面进行镀铜处理。用粉末冶金法制备了两组成分相同的Ti_3SiC_2-碳纤维-铜-石墨复合材料,其中一组加入的是镀铜Ti_3SiC_2(A组),另一组加入的是不镀铜Ti_3SiC_2(B组),对它们的密度、电阻率、硬度和抗弯强度进行了测试。结果表明:随Ti_3SiC_2含量的增加两组复合材料的密度、导电性、硬度和抗弯强度明显提高,并且加镀铜Ti_3SiC_2的碳纤维-铜-石墨复合材料的性能指标明显优于加不镀铜Ti_3SiC_2的碳纤维-铜-石墨复合材料。     

放电等离子烧结热处理合成Ti_3SiC_2粉体

采用机械合金化合成TiC和Ti_3SiC_2混合粉体,用放电等离子烧结(SPS)系统对该粉体进行热处理,以合成高纯Ti_3SiC_2粉体.结果表明,采用SPS无压热处理可以促进机械合金化粉体在较低温度转变成高纯Ti_3SiC_2粉体材料.随热处理温度(700～1000℃)的升高,产物中Ti_3SiC_2的含量相应增加,当热处理温度为900 1000℃时,产物中Ti_3SiC_2纯度可达98wt%.     

导电陶瓷Ti3SiC2-Cu-C复合材料的制备与性能研究

用粉末冶金法制备了一定含量的镀铜和不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料,以及Cu-C复合材料,对它们的物理和力学性能进行了测试,并在滑动速度为10m/s,载荷为4.9N的干摩擦条件下进行了36h磨损试验,结果表明:镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料的导电性、硬度、抗弯强度和耐磨性优于不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料和Cu-C复合材料。     

Ti3SiC2陶瓷颗粒表面超声波化学镀铜

钛碳化硅（Ti3SiC2）陶瓷导电材料有许多优异的性能,其摩擦系数甚至比石墨更低,完全可以取代石墨用来制备性能更加优良的铜基电接触复合材料,但是由于其与铜基体之间的浸润性不是很好,研究了利用超声波化学镀覆技术在Ti3SiC2颗粒表面均匀镀上一层连续的铜镀层。通过扫描电子显微镜对铜镀层表面形貌的观察表明：通过严格的镀前预处理工艺的优化设计以增加活化点,对传统镀液配方的调整以降低镀速,能够成功的在Ti3SiC2颗粒表面均匀镀覆一层铜微粒,改善了Ti3SiC2和铜基体间的润湿性,从而增强二者之间的界面结合力。     

放电等离子烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复合材料

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结制备l了含20%(摩尔分数,下同)siC的SiC/Ti_3SiC_2复合材料,并研究了烧结助剂Al对该复合材料的性能影响.利用X射线衍射分析样晶相组成.运用扫描电镜分析材料的最微组织和断口形貌,并对试样的密度、硬度和抗弯强度进行了测定.结果表明,按Ti_3Si_(1.2)C_(2-)20%SIC和(Ti_3Si_(1.2)C_2-20%SIC)+2wt%Al进行成分配比,可制得纯度较高的Ti_3SiC_2-20%SiC复合材料,两者都含有少量未反应完全的石墨.未加Al的样品还含有微量的TiSi_2杂质;添加铝对样品的密度并没有明显影响,但对显微硬度有较大影响.含铝样品的显微硬度明显低于不含铝的样品;含铝和不含铝试样的三点抗弯强度分别为221.0、231.7 MPa.     

Reaction behaviors occurring in Ti/Al foil metallurgy

Reaction behaviors occurring in Ti/Al foil metallurgy were systematically investigated.Particular emphasis was focused on the reaction between solid Al and Ti as well as subsequent reaction between TiAl_3 and Ti layer.In the solid reaction between Al and Ti,the presence of residual Al is mainly caused by inhomogeneous growth of TiAl_3 layer and micro-voids existing at the interface.However,through reaction between molten Al and Ti,TiAl_3/Ti multilayer can be achieved with complete consumption of Al.During subsequent high-temperature heat treatment,TiAl_3/Ti multilayer will eventually turn into Ti_3Al/TiAl multilayer accompanying with simultaneous formation and successive disappearance of intermediate phases,such as TiAl_2 and Ti_2Al_5.Moreover,it is found that the growth direction of TiAl layer changes as a function of annealing time between different couples in multi-intermetallics system.     

Interfacial reactions and diffusion path in partial transient liquid-phase bonding of Si_3N_4/Ti/Ni/Ti/Si_3N_4

1INTRODUCTIONPartialtransientliquid-phasebonding(PTLP),whichhastheadvantagesofbothbrazingandsolid-statediffusionbonding,isanewtechnologyusedforceramicjoining['~'].Recently,theauthorshavebeenstudyingthepartialtransientliquid-phasebondingofSi,N'/Ti/Ni/Ti/SisN'withtheemphasesonthemi-grationbehavi0roftheinterfaceandtheselectionofthebondingparameters[#1.Theinterfacialre-actionsbetweenmetalsandceramicsandthein-terfacestructuresareboththekeyfact0rswhichdeterminetheinterfacialstrength[','J.A…     

SOLID REACTION BETWEEN PRESSLESS SINTERED Si_3N_4 SUBSTRATE AND Ti-DEPOSITED FILM

The chemical reaction at solid state between the pressless sintered Si_3N_4 substrate and Ti-de-posited film has been studied by X-ray diffraction analysis.The reaction all depends upon thetemperature.It seems no reaction below 973 K:Ti_2N and Ti_5Si_3 form from 1073 to 1123 K:TiN and Ti_5Si_3 form at 1173 K,TiN and Ti_5Si_4 form at 1273 K;while the titanium film di-minishes completely.The lattice parameter of Si_3N_4 is unchanging thrioughout postannealing.This implies that the Ti atoms never dissolve into the Si_2N_4 lattice.     

无压烧结Si3N4与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程

用X射线衍射技术研究了在Si_3N_4陶瓷与表面镀钛膜之间的固态化学反应过程,当反应温度不超过973K时,Ti与Si_3N_4之间不反应;温度在1073—1123K时,反应产物为Ti_2N和Ti_5Si_3,温度达到1173K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4,温度达到1273K时,反应产物为TiN和Ti_5Si_4。在整个反应过程中,Si_3N_4陶瓷基体相的晶格常数未发生变化,说明Ti原子不能溶入Si_3N_4陶瓷的晶格之中。     

激光原位合成TiN/Ti_3Al基复合涂层

利用Ti与AlN之间的高温化学反应,在TC4钛合金表面激光原位合成了TiN/Ti3Al基金属间化合物复合涂层.借助XRD和SEM分析了涂层的物相组成和显微组织.结果表明,涂层主要由TiN和Ti3Al组成.当Ti与AlN摩尔比为4:2时,涂层中TiN含量随激光功率密度的增大而减小;Ti与AIN摩尔比为4:1时,TiN含量随激光功率密度的增大而增大.TiN增强相点阵常数的精确计算显示,涂层中TiN相出现晶格畸变现象,结合EDS分析表明,TiN固溶的Al含量随功率密度的增加而减小.SEM分析表明,TiN增强体的生长形态随着激光功率密度的增大由棒状逐渐向颗粒状转变.当Ti与AlN的摩尔比为4:1,激光功率密度为15.28 kW·s·cm~(-2)时,涂层表面的宏观形貌较好,微观组织无气孔和裂纹,试样截面显微硬度自基体至涂层表面变化平缓,涂层平均显微硬度达到844 HV_(0.2),约为基体合金的3.4倍.