SPS技术原位制备Ti3SiC2相增强陶瓷材料

Ti3SiC2具有优良的性能，作为复合材料增强相可以进一步提高材料性能。提出制备Ti3SiC2增强复合材料的一种新思路，即利用放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）原位反应烧结制备Ti3SiC2增强纳米复合材料。利用SPS技术已经成功制备了Ti5Si3／TiC／Ti3SiC2，TiSi2／SiC／Ti3SiC2，SiC／Ti3SiC2等纳米复合材料，并且考察了材料的显微结构和力学性能。     

SPS技术原位制备Ti3SiC2相增强陶瓷材料

Ti3SiC2具有优良的性能,作为复合材料增强相可以进一步提高材料性能.提出制备Ti3SiC2增强复合材料的一种新思路,即利用放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)原位反应烧结制备Ti3SiC2增强纳米复合材料.利用SPS技术已经成功制备了Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2,TiSi2/SiC/Ti3SiC2,SiC/Ti3SiC2等纳米复合材料,并且考察了材料的显微结构和力学性能.     

MA-SPS制备Ti3SiC2金属陶瓷

采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了高纯Ti3SiC2金属陶瓷,并研究了微量Al对Ti3SiC2的机械合金化合成和随后的烧结过程的影响。结果表明,机械合金化Ti、Si、C混合粉体,可合成TiC、Ti3SiC混合粉体。添加适量的Al可以明显提高机械合金化及随后的放电等离子烧结产物中Ti3SiC2的含量,显著降低高纯Ti3SiC2的烧结合成温度。原料成分为3Ti/Si/2C/0.2Al的混合粉体经机械合金化10h,经850℃放电等离子烧结可获得高达96.5wt%的Ti3SiC2块体,烧结温度提高到1100℃,可获得纯度为99.3wt%、相对密度高达98.9%的Ti3SiC2致密块体。     

Si含量对放电等离子烧结制备(1-x)Ti3SiC2+xSiC复合材料的影响

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,制备出(1-x)Ti3SiC2+xSiC(x=0.1～0.8)复合材料,并利用X射线衍射仪对样品进行相组成分析.结果表明经1300℃放电等离子烧结15min后,可以得到纯净的0.9Ti3SiC2-0.1SiC和含有 微量石墨的0.2Ti3SiC2-0.8SiC复合材料,0.9Ti3SiC2-0.1SiC和0.2Ti3SiC2-0.8SiC复合材料的显微硬度分别为8.8和10.5GPa,均明显高于Ti3SiC2的(4GPa).随着SiC含量的增加,复合材料的硬度也增加,但杂质(石墨)和孔洞的含量也增多,成分为0.5Ti3SiC2-0.5SiC的复合材料在烧结过程中有少量Si流出;而当SiC含量增加到0.2Ti3SiC2-0.8SiC时,烧结过程中大量的Si流出使得复合材料无法成功烧结.     

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。     

Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料力学性能研究

以Ti3SiC2(10%～50%,体积分数)和HAp粉为原料,采用等离子体放电烧结(SPS)方法,在外加应力60 MPa,烧结温度1200℃条件下,制备了Ti3SiC2/HAp陶瓷复合材料.研究了Ti3SiC2含量对复合材料的硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能的影响.实验结果表明,随Ti3SiC2含量的变化,复合材料的强度和韧性均得到了提高和改善.分析认为,Ti3SiC2材料的微观结构特征和增韧机制起到了重要作用.     

放电等离子烧结制备Ti/TiC/C层状复合材料的研究

以Ti和C片状材料为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了具有层状结构特征的Ti/TiC/C复合材料,研究反应界面的性质和状况,讨论了烧结温度对界面反应层的影响。结果表明:采用放电等离子烧结技术可制备出Ti/C叠层复合材料;材料的界面反应程度与烧结温度有关。随着烧结温度的升高,反应层的厚度增大,烧结温度达到1500℃时界面反应程度较好,反应层的厚度达到32.6μm;进一步提高烧结温度,将会使Ti发生熔化,无法得到Ti/C叠层复合材料。     

SPS制备Ti-Si-C系纳米复合材料

围绕Ti-Si-C体系,采用Ti,Si,C,SiC等粉体,利用SPS原位反应烧结制备了一系列Ti-Si-C体系纳米复合材料,主要包括TiC/SiC,Ti5Si3/TiC,Ti5Si3/TiC/Ti3SiC2等纳米复合材料.利用XRD,SEM和TEM分析了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法测定了其室温显微硬度和断裂韧性.结果表明利用SPS技术可在比较低的温度(＜1500℃),很短的保温时间(＜8 min)下同步完成反应、烧结、致密化,生成Ti-Si-C系纳米复合材料,并且晶粒细小,其中某一相晶粒尺寸小于500 nm.     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)方法成功制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料,用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征.另外系统研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的弹性模量及673 K时的热传导性能.结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量,随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小,且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高,673 K时复合材料热导率符合"海岛-网络"模型.     

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能研究

采用高能球磨和真空烧结技术制备了纳米SiC颗粒弥散增强WC-10Ni硬质合金复合材料,研究了SiC添加量和烧结温度对SiC掺杂WC-10Ni硬质合金复合材料显微组织和室温力学性能的影响。结果表明,采用真空烧结技术于1 450 ℃和1 500 ℃下烧结可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达99.2%的WC-10Ni-SiC复合材料。SiC的添加不仅可以抑制WC晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,还可促使WC晶粒烧结致密化。而且所获得的复合材料的维氏硬度随着SiC含量的增加而提高,最高达1 649 HV;断裂韧性和抗弯强度随着SiC添加量增加均呈现先升高后降低的趋势,当SiC添加量为0.5wt%时可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7 MPa.m_1/2和1 126.1 MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。