无压烧结反应合成片状TiC晶粒

采用3TiC/Si/0.2A1粉体为原料,通过无压烧结反应合成了片状TiC晶粒.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.结果表明,在1100～1200℃、保温2h,原料反应合成了主相Ti3SiC2,同时含有少量TiC、SiC相;当温度为1300℃时,Ti3SiC2开始明显分解;当温度升至1350℃时,试样中Ti3SiC2完全分解,产物主要由TiC相和少量SiC组成;六方TiC晶粒边长5μm.     

用Ti/Ag粉坯连接的SiC陶瓷界面

以Ti、Ag金属粉末压坯做焊料,采用热压反应烧结连接工艺连接再结晶SiC陶瓷.当焊接温度为1030℃,接头抗弯强度最高达116.8 MPa,为母材强度的73.4%.显微分析表明:在焊料产物层与SiC陶瓷母材之间形成一个反应层,焊接温度的变化对反应层的厚度有明显影响;反应层主要由TiC、Ti5Si3和Ti3SiC2组成,且Ti3SiC2紧邻母材SiC,而TiC则靠近焊料产物层一侧.SEM分析表明:焊料产物层为黑白相间的复相区,白色相主要是AgTi,黑色相主要由Ti和AgTi3组成.     

机械合金化+烧结制备TiC/Ti3SiC2复合材料

以Ti、Si和C单质粉末为原料,采用机械合金化合成了TiC/Ti3SiC2混合粉体,并用放电等离子烧结球磨粉体制备了致密的TiC/Ti3SiC2陶瓷。结果表明,机械合金化可以合成由TiC和Ti3SiC2组成的混合粉体,同时还可以细化晶粒,促进烧结的致密化过程。在1200℃下,保温5min,加压30MPa,对机械合金化1h时的粉体进行放电等离子烧结可制备相对密度高达99.1%的TiC/Ti3SiC2复合陶瓷。     

电弧熔炼合成Ti3SiC2/TiC复合物的微观组织和高温弯曲强度

用电弧熔炼工艺通过高温液态反应原位合成了Ti3SiC2/TiC复合物.微观组织分析表明,TiC与Ti3SiC2形成复相晶粒结构.随着Si含量的增加,在1100℃,Ti3SiC2/TiC复合物的弯曲强度从177MPa降到92MPa;复相晶粒结构和TiC的颗粒增强机制的协同作用是高温弯曲强度提高的主要原因.     

SiC_f/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料制备及组织性能

针对目前航空航天材料结构轻量化的要求,以连续SiC纤维、Ti箔和Ti_2AlNb箔为原材料,基于真空热压技术,采用Foil-Fiber-Foil法,通过优化制备工艺,获得SiC_f/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料。利用扫描电镜和能谱分析仪对制备的复合材料界面微观组织进行分析,通过密度测试和拉伸试验计算材料的比强度和比刚度。结果表明,在920℃、40 MPa下保温保压1 h,可获得理想的SiC_f/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料,SiC纤维排布均匀,Ti/Ti_2AlNb界面平直。其中,SiC/Ti界面为0. 8μm的TiC,而Ti/Ti2AlNb界面为α+β双相组织和富B2相,均形成良好的冶金结合,有利于载荷传递,保证材料性能。与Ti/Ti_2AlNb相比,制备的SiC_f/Ti/Ti_2AlNb叠层复合材料的比强度和比刚度分别提高了约16%和28%,实现了材料结构的轻量化。     

TiC掺杂对热压合成Ti2AlC材料的影响

采用热压工艺合成了Ti2AlC块体材料.在不同温度时,通过X射线衍射分析了掺入不同含量TiC混合粉经热压合成试样的物相组成,并采用SEM观察所合成试样的显微结构.结果发现:完全以元素粉为原料不掺TiC的混合粉经1 500℃热压60 min合成Ti2AlC块体材料,且产物中含有TiC和Ti3AlC2杂相;掺入0.5 mol或1.0 mol TiC混合粉经1 400℃热压60 min后合成不含TiC且只含少量Ti3AlC2的Ti2AlC块体材料.同时,探讨了TiC对合成Ti2AlC块体材料的影响机理.     

原位合成Ti3SiC2/SiC复合材料及其显微组织的观察

利用Si和TiC原位反应合成了Ti3SiC2/SiC复合材料.研究了不同烧结工艺参数和原料配比对形成复合材料的影响.利用X-射线衍射分析了材料的物相组成.所合成的材料中除Ti3SiC2和SiC外,还有TiC存在.利用扫描电镜和透射电镜观察了材料的微观组织,发现生成的SiC颗粒呈棒状和等轴状分布于Ti3SiC2基体中.在Ti3SiC2晶粒内部存在大量的位错和层错.     

感应加热辅助原位合成Ti3SiC2连接SiC陶瓷

采用感应加热的方式引燃Ti-Si-C(摩尔比3∶1∶2)及Ti-Si-C-Al(摩尔比3∶1∶2∶0.1)体系的自蔓延燃烧反应并实现了SiC陶瓷间的连接. 通过对不同工艺参数下生成产物中Ti3SiC2相的相对含量的分析,初步优选出最佳工艺参数为50 A感应电流下加热、30 A感应电流下保温30 min以及1 MPa的连接压力,得到的SiC/TSC/SiC和SiC/TSC-Al/SiC接头平均抗剪强度分别为32.9和66.8 MPa. 微观结构和成分分析的结果表明,SiC/TSC/SiC及SiC/TSC-Al/SiC接头处均显示出良好的界面结合,无明显气孔或裂纹等缺陷.XRD的物相分析结果表明,SiC/TSC-Al/SiC接头的中间层产物中主要含有Ti3SiC2相及少量TiC和Ti-Si的化合物;而SiC/TSC/SiC接头则主要以TiC为主,这就导致了前者的平均抗剪强度超过了后者的两倍.     

陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损特性及其损坏机理

采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C和B4C陶瓷喷砂嘴.以SiC和Al2O3为冲蚀磨料进行了喷砂冲蚀试验.结果表明纯B4C陶瓷材料的烧结温度高、保温时间长、致密度低、晶粒粗,抗弯强度和断裂韧性低,但硬度最高;而Al2O3/TiC和Al2O3/(W,Ti)C陶瓷材料的烧结温度和保温时间比纯B4C陶瓷大大减小,致密度高,抗弯强度和断裂韧性比纯B4C陶瓷高1倍以上,但硬度相对低.对陶瓷喷砂嘴在磨料冲蚀下的应力状态进行了有限元分析,结果表明陶瓷喷嘴入口处所受的应力最大,出口次之,中间区域最小.B4C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为11°,而Al2O3/(W,Ti)C陶瓷喷砂嘴的最佳入口锥角为16°.陶瓷喷嘴入口和出口处的磨损机理主要表现脆性断裂;而中间区域的磨损机理主要表现为磨料颗粒对喷嘴内壁表面的研磨、抛光和微切削作用.     

原位热压合成Ti3 AlC2 陶瓷

分别用3Ti-Al-2C和2TiC-Ti-Al粉用原位热压技术制备Ti3AlC2陶瓷.采用XRD、DTA、SEM等测试手段研究其物相组成、反应过程及显微结构.结果表明:1300 ℃下3Ti-Al-2C体系的合成产物为层状Ti3AlC2、TiC和Al2O3相,1500 ℃下2TiC-Ti-Al体系的合成产物基本为层状Ti3AlC2相,纯度较高.在Ti-Al-C体系中,首先发生Ti与C反应生成TiC,接着发生Ti与Al反应相继生成TiAl3和TiAl,随后发生TiAl和TiC反应生成Ti2AlC,最后Ti2AlC和TiC反应生成Ti3AlC2.同时,分析了TiC掺杂对TiC-Ti-Al体系原位合成Ti3AlC2的影响.