机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的机理研究

以3Ti／Al／2C粉体为原料,采用机械合金化的方法以合成Ti3AlC2材料。研究结果表明,在机械合金化过程中诱发自蔓延反应,反应会产生大量坚硬的小块体颗粒,大小约为0．2-11mm。粉体的组成相为TiC、Ti3AlC2、Ti2AlC,而块体仅含有TiC和Ti3AlC2。获得的粉体和块体产物中Ti3AlC2含量分别约为63wt％和84．8wt％。提出了一个机械诱发自蔓延反应合成Ti3AlC2的反应机制,即Ti3AlC2是从固相TiC与Ti-Al液相中形核并长大。     

Ti3AlC2的合成及热性能研究

以TiC／Ti／Al／Si粉为原料,采用热压工艺成功制备了高纯度致密的Ti3AIC2块体材料,其制备的最佳温度为(1300∽1500)℃,引入适量的Si能促进Ti3AIC2的合成．也讨论了该样品在不同温度下测定的热容和热导率,说明Ti3AlC2具有优良的导热性能。     

热压TiAl/Ti2AlC复合材料的相形成规律

采取原位热压方法，利用Ti、Al、TiC为原料合成了TiAl／Ti2AlC复合材料。通过X衍射图谱，分析了从600℃到1300℃该合成过程的相形成规律。Ti、Al、TiC的反应大致可分为2个阶段：900℃之前，Ti和Al反应生成TiAl金属化合物；900℃之后，TiAl金属间化合物和TiC反应并合成致密TiAl／Ti：AlC复合材料。讨论了这2个阶段的反应机及烧结产物的微观结构特点。     

块体Ti2AlN多晶陶瓷的制备研究

Ti、Al和TiN粉按化学计量比配料，在原位热压（HP）和放电等离子（SPS）2种烧结工艺条件下可以合成单相块体Ti2AlN多晶陶瓷材料。通过X射线衍射（XRD）分析烧结产物的相组成。用扫描电镜（SEM）研究材料的显微结构特征。原位热压工艺合成Ti2AlN的最佳温度为1300℃，烧结试样的密度为4．22g／cm^3，达到理论密度的97．9％；放电等离子烧结工艺合成Ti2AlN的最佳温度为1200℃，烧结试样的密度为4．28g／cm^3，达到理论密度的99．3％。且晶体发育完全，结果紧密，具有明显层状结构。     

三元层状Ti_3AlC_2材料的制备及力学性能分析

分别以石墨和TiC为碳源,以微米级Ti粉、Al粉为原料,采用固-液相原位热压烧结方法制备了不同反应物合成的致密层状Ti3AlC2陶瓷材料.采用XRD、SEM分析了产物的形貌和相组成,并对其力学性能进行了分析测试.研究表明:在1 300℃、25 MPa条件下,以TiC/Al/Ti混合粉末体系为原料,热压烧结可以获得纯度较高的致密Ti3AlC2层状陶瓷材料;Ti3AlC2陶瓷材料的断裂韧度KIC为5.60 MPa.m1/2,维氏硬度在HV 400～600之间,抗弯强度为454.7 MPa,抗压强度可达764 MPa.研究表明,晶粒细化是其力学性能提高的主要原因.     

Ti3SiC2/TiB2复合材料的制备及其组织和力学性能

以2TiC／Ti／Si／0．2Al／TiB2粉为原料，采用热压烧结工艺成功制备了Ti3SiC2／TiB2复合材料。结果表明：不同TiB2含量的试样中主晶相为Ti3siC2与TiB2两相，没有发现其它杂质相；当复合材料中TiB2的体积分数为10％时，其硬度、抗压强度、弯曲强度、断裂韧性都有显著的提高。经热处理后，Ti3SiC2／10％TiB2复合材料的弯曲强度由367．5MPa     

Si和Al对机械合金化合成Ti3SiC2的影响

采用3Ti／Si／2C单质粉体为原料,进行机械合金化,以合成Ti3SiC2粉体。研究了Al和过量Si对机械合金化合成Ti3SiC2的影响。研究结果表明,机械合金化单质混合粉体,会诱发自蔓延反应。反应后产生大量坚硬的颗粒状产物。机械合金化3Ti／Si／2C粉体,会产生组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉体与颗粒产物。添过量Si并不会促进机械合金化反应合成Ti3SiC2。添适量Al可消除硅化物,明显促进反应合成Ti3SiC2。采用3Ti／Si／2C／0．15Al粉体作原料时,颗粒产物中Ti3SiC2含量最高,为92．8wt％;而采用3Ti／Si／2C／0．20Al粉体作原料时,粉体产物中Ti3SiC2含量最高,为61．9wt％。     

Al2O3对3Ti/Si/2C体系自蔓延高温合成Ti3SiC2的影响

以3Ti/Si/2C粉体为原料,通过自蔓延高温合成技术合成了Ti3SiC2材料。研究了Al2O3助剂对自蔓延高温合成Ti3SiC2的影响。研究结果表明,3Ti/Si/2C粉体会发生自蔓延反应,产物的组成相为TiC、Ti3SiC2和Ti5Si3,产物中Ti3SiC2含量约为23%。添加适量的细粒度Al2O3可显著促进反应合成Ti3SiC2,3Ti/Si/2C/0.1Al2O3原料反应后得到的产物中Ti3SiC2含量达64%。     

TiC/Ti-Al基复合材料的燃烧合成

为了改善Ti-Al金属间化合物的脆性,利用SHS/PHIP工艺制备了TiC/Ti-Al基复合材料.理论分析表明,绝热温度随C质量分数的增加而呈升高趋势,当体系中碳的质量分数≥2%时,该体系能完成自蔓延过程.采用电子扫描显微镜,X射线衍射仪对合成产物进行了分析.结果表明,合成产物中除存在基体相Ti3Al和TiAl和增强相TiC外,还存在许多三元相Ti3AlC和Ti2AlC相;随着Al质量分数的增加,增强相的形貌由颗粒状逐渐变成棒状或片状;复合材料的硬度和压缩强度随C质量分数的增加逐渐增加,但密度及相对密度随C质量分数的增加呈先增加后降低的趋势.当C的质量分数达到4%时,其实际密度和相对密度均达到最大.     

机械合金化制备碳化钛纳米粉体的合成机理研究

本研究中,以金属钛（Ti）粉与环己烷为原料,利用机械合金化制备了碳化钛（TiC）纳米粉体。利用X射线衍射并结合Rietveld精修对球磨产物进行定性与定量分析;借助透射电子显微镜对产物进行形貌与元素以及结晶性进行分析;对球磨过程中TiC的合成机理进行了研究。结果表明,球磨产物中主相为TiC,另有少量残留的氢化钛（TiH2）与Ti;所制备TiC粉体易于团聚、颗粒度均匀、结晶性良好;TiC合成机理属于扩散型机制。