Ti_3SiC_2替代石墨对铜基摩擦材料性能的影响

以Ti3SiC2替代石墨作为减摩剂研制了一种新型的粉末冶金铜基摩擦材料,探讨了Ti3SiC2替代石墨对铜基摩擦材料性能的影响。结果表明:和石墨相比,Ti3SiC2与Cu基体界面发生了扩散反应,增强了与基体的结合能力。试样在高速、高温摩擦磨损试验下获得了较稳定的摩擦系数;高温摩擦试样表面经XRD检测出含有TiO、SiO2薄膜,拥有很好的高温抗氧化能力。     

沉积温度对SiC涂层微观结构及组成的影响

利用MTS-H2-Ar体系，用化学气相沉积法（CVD）在SiC基体材料表面沉积SiC涂层。用X射线衍射仪和扫描电镜分析涂层的晶体结构和表面形貌。研究温度对涂层的物相组成、微观结构和沉积速率的影响。结果表明：在1100～1400℃范围内，沉积产物均为单一的β-SiC结晶相；随温度升高，SiC晶粒尺寸增大，1400℃时择优生长由（110）晶面转变为（220）晶面；涂层形貌对温度十分敏感，在1200℃温度下沉积的涂层最为致密，且具有最大沉积速率，是制备SiC涂层的最佳温度。     

烧结温度和复压复烧对温压制备Cu-Ti_3SiC_2材料的影响

以Cu和表面镀有Cu的Ti3SiC2粉末为原料,采用温压压制成形和复压复烧技术制备一系列Cu-Ti3SiC2复合材料,研究不同烧结温度、Ti3SiC2含量以及复压复烧对材料性能的影响。采用XRD衍射仪、环块式摩擦磨损试验机等测试手段,研究Cu-Ti3SiC2复合材料的物相组成和摩擦磨损行为。研究结果表明:以800℃烧结可制得不含杂质的纯Cu-Ti3SiC2复合材料;而以1 000℃烧结制得的复合材料中含有TiC和TiSi2杂质,这些杂质可影响材料的导电性能和减摩能力。复压复烧可使材料的密度、硬度以及导电性能得到不同程度的提高,尤其对于高Ti3SiC2含量的材料,其作用更为明显。     

CVD温度对钽涂层组成、显微组织及形貌的影响

利用TaCl2-H2-HCl反应体系,采用冷壁式化学气相沉积法(CVD)在钼基体表面沉积钽涂层。通过X射线衍射仪、金像显微镜及扫描电镜等手段,对不同沉积温度下钽涂层的组成、组织及形貌进行了研究。结果表明:在1000～1300℃范围内,钽沉积层的相组成无变化,而对择优生长有一定影响;钽沉积层晶粒尺寸随沉积温度的升高而增大;钽沉积层表面颗粒呈金字塔形多面体且随沉积温度的升高而增大。     

Ar气流量对石墨表面CVD TaC涂层生长与表面形貌的影响

用C3H6作为碳源气,Ar作为稀释气体和载气,TaCl5为钽源,采用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)在高纯石墨表面制备TaC涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对涂层进行表征,研究1 000℃下稀释气体(Ar)流量对TaC涂层成分、织构及表面形貌的影响。结果表明:随着稀释气体流量增大,表面均匀性和光滑度提高,晶粒尺寸减小,晶体择优取向降低,沉积速率减小,涂层中C含量增多。当稀释气体流量为100 mL/min时,TaC涂层晶粒尺寸与沉积速率分别为32.5 nm和0.60μm/h;而当稀释气体流量增大到600 mL/min时,涂层晶粒尺寸与沉积速率分别下降到21 nm和0.25μm/h。     

PVD溅射电流对SiC纤维表面Ti_3Al涂层组织结构的影响

采用磁控溅射物理气相沉积(PVD)法在SiC纤维表面进行Ti3Al涂层的制备,研究了该过程中PVD溅射电流对Ti3Al涂层组织结构的影响规律。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对Ti3Al涂层的沉积率、组成物相、晶粒大小、组织结构和表面形貌等进行了观察与分析。研究结果表明,磁控溅射PVD法制得的Ti3Al涂层组成物相与靶材一致,但涂层生长择优取向发生了变化。随着溅射电流的增大,Ti3Al涂层沉积率提高,平均晶粒尺寸增大。此外,涂层的微观形貌为柱状晶组织,但随着溅射电流的增加,涂层表面因粒子溅射辐照温度的升高而升温,同时晶粒边界出现迁移,涂层生长由V型柱状晶生长向等轴柱状晶生长转变,最后形成致密组织。涂层粗糙度的变化与涂层晶粒尺寸和微观结构有关,因此Ti3Al涂层表面粗糙度随着溅射电流增加呈现出先增大后减小的规律。     

CVD法制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层的烧蚀性能

采用ZrCl_4-CH_4-H2-Ar与ZrCl_4-TaCl_5-CH_4-H_2-Ar反应体系,用化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层,并对其进行氧-乙炔焰烧蚀试验研究。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析技术对烧蚀前后ZrC与ZrC-TaC共沉积涂层的相组成及微观结构进行表征,并分析2种涂层的烧蚀机理。结果表明:ZrC涂层为细柱状晶体组织,ZrC-TaC共沉积涂层为ZrC与TaC成分周期性波动自组装多层复合结构,具有良好的组织结构可控性。经过60s氧-乙炔焰烧蚀试验,ZrC-TaC复相涂层表现出良好的抗热震性和整体完整性,与基体连接良好,无剥蚀和脱落,烧蚀性能明显优于单一ZrC涂层的烧蚀性能。ZrC-TaC复合涂层线烧蚀率和质量烧蚀率分别为5.3×10-5mm/s和3.2×10-5g/s,表现出良好的抗烧蚀性能。     

TC4钛合金表面WSi_2/W_5Si_3复合涂层制备及性能研究

利用磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及热扩散渗硅方法在TC4钛合金表面制备WSi_2/W5Si_3复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对复合涂层的结构、组织形貌以及微区化学成分进行分析;对复合涂层显微硬度、附着力以及耐磨性进行测试。结果表明:WSi_2/W5Si_3复合涂层的WSi_2层和W_5Si_3层厚度分别为20、56μm,显微硬度平均值分别为10.70和8.32 GPa; WSi_2/W_5Si_3复合涂层与基体结合力为171.6 N; WSi_2/W5Si_3复合涂层表面摩擦因数为0.75,磨损率为1.184×10~(-6)mm~3·mm~(-1)。在TC4钛合金表面制备的WSi_2/W_5Si_3复合涂层结构均匀致密,与基体结合良好。     

反应气体对ZrB_2涂层物相及显微结构的影响

以ZrCl_4-BCl_3-H_2-Ar为反应体系,采用化学气相沉积法在石墨基体表面制备ZrB_2涂层。使用X射线衍射和扫描电镜(SEM)研究H_2和B与Zr的摩尔比对ZrB_2涂层物相和显微结构的影响。研究表明:在温度为1500℃,H_2流量为400 mL/min,B:Zr为1.434时,制备得到柱状晶组织的ZrB_2涂层。ZrB_2涂层中晶粒的生长以110和100方向为主,并随反应气体BCl3或H_2流量增加,110方向生长减弱,á100?方向生长增强。H_2流量变化导致沉积过程中气体的滞留时间和反应物组分变化,对涂层物相和结构产生影响。随H_2流量增加,涂层由致密变得疏松;当H_2流量为800 mL/min,B:Zr为1.434时,涂层中出现Zr B相。     

Ti3SiC2陶瓷材料的研究进展

层状结构的Ti3SiC2陶瓷属于六方晶体结构,空间群为P63/mmc. 它结合了金属和陶瓷的许多优异性能, 如极好的导电、导热能力, 优良的可加工性, 高的抗氧化性、耐化学腐蚀性, 出色的抗热震性、高温强度和高温塑性, 良好的自润滑性等, 因而可以预料Ti3SiC2将成为重要的高温结构陶瓷和功能材料. 该文从Ti3SiC2材料的结构、组成与性能入手, 对其制备方法及应用进行综合评述.     

新型陶瓷材料Ti3SiC2制备技术的研究进展

Ti3SiC2兼有金属和陶瓷的许多优异性能。因此，Ti3SiC2在作为高温结构材料、自润滑材料以及电极材料等方面具有十分广阔的应用前景。本文重点介绍了Ti3SiC2的各种制备技术，并指出了各自的应用特点和存在的主要问题以及未来的研究方向。     

热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料的组织结构

以Ti、Si、C粉、金刚石磨料为原料,添加适量Al粉,采用热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料,通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析对该复合材料的组织结构进行观察与分析,并研究烧结温度、助熔剂 Al 含量以及金刚石浓度对复合材料的影响。结果表明,因金刚石的反应活性较差,较低温度下热压时金刚石表面未能生长出Ti3SiC2,1300℃高温下热压形成的Ti3SiC2晶粒发育良好;适量添加Al粉有助于Ti3SiC2的合成;金刚石颗粒浓度从25%增加到50%时,金刚石参与并促进Ti3SiC2的合成,Ti3SiC2含量明显增加;金刚石表面生成晶型发育良好的Ti3SiC2晶粒,实现了磨料与结合剂的化学键合,从而提高结合剂与磨料间的结合力。     

球磨时间对放电等离子烧结合成Ti_3SiC_2纯度的影响

本文采用原料配比为3Ti/Si/2C/0.2Al(摩尔比)的单质混合粉体为原料,进行机械合金化(MA)和随后的放电等离子烧结(SPS),以制备高纯Ti3SiC2陶瓷,研究了球磨时间对放电等离子烧结制备Ti3SiC2的影响。结果表明,机械合金化混合粉体后,粉体颗粒明显细化。球磨10h,单质混合粉体会发生化学反应,生成TiC,Ti3SiC2混合粉体。继续球磨至20h,生成物混合粉体会显著细化。球磨时间对SPS烧结合成Ti3SiC2有显著的影响。球磨10h,即反应刚刚完毕,最有利于SPS合成致密高纯的Ti3SiC2,球磨时间较短(5h),对Ti3SiC2陶瓷的烧结促进作用不显著,而反应后继续延长球磨时间至20h,会降低烧结体中Ti3SiC2的纯度。采用球磨10h的粉体为原料,经850℃放电等离子烧结可获得纯度高达96%(质量分数,下同)的Ti3SiC2疏松块体,烧结温度提高到1100℃,可获得纯度为99.3%、相对密度高达98.9%的TiSiC致密块体。     

层状可加工陶瓷Ti3SiC2自蔓延高温合成反应机理的研究

采用燃烧波淬熄法,以Ti粉、Si粉和C粉为原料研究了层状可加工陶瓷Ti3SiC2在自蔓延高温合成(SHS)中的反应机理.淬熄试样中保留未反应区、反应区和已反应区,用扫描电子显微镜观察燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析各微区的成分变化,并通过差热分析(DSC-TGA)和XRD分析考察了从600℃到1500℃ Ti-C-Si系统的反应合成过程和相形成规律.结果表明:层状可加工陶瓷Ti3SiC2自蔓延高温合成的机理为溶解-析出机制,Ti粉与Si粉的固态扩散导致低熔点Ti-Si溶液形成,Ti、Si、C粉粒逐渐向Ti-Si溶液中溶解,当溶液中的Ti、Si、C浓度饱和时,从中析出TiC、SiC颗粒,最后形成最终产物Ti3SiC2.     

以铝为助剂通过机械合金化和热处理制备Ti3SiC2

采用Ti、Si、C单质粉末为原料,添加少量Al元素粉末为助剂,通过机械合金化和热处理制备高纯Ti3SiC2材料。采用XRD和SEM研究该材料的物相组成和显微结构。研究结果表明,机械合金化Ti、Si、C单质混合粉末,会诱发自蔓延反应,生成组成相为TiC、Ti3SiC2、TiSi2和Ti5Si3的粉末与颗粒产物。添加适量的Al元素可消除硅化物,明显促进Ti3SiC2的反应合成。采用Ti、Si、C、Al单质粉末进行机械合金化,可制备出主相为TiC与Ti3SiC2的粉末与颗粒产物。对掺Al机械合金化粉末产物压制后,在900~1 100℃热处理2 h,可制备出纯度大于95%(质量分数)的Ti3SiC2材料,而颗粒产物在900~1 200℃进行热处理,亦可获得纯度为96%的Ti3SiC2材料。但在1 300℃,热处理产物中的Ti3SiC2会发生严重分解,部分分解为TiC和少量硅化物,使产物纯度降低。     

Ti_3AlC_2自蔓延高温合成中组织分析

用燃烧波淬熄法及借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究了Ti3AlC2自蔓延高温合成(SHS)中的显微组织变化,淬熄试样保留了未反应区、预热区、燃烧波前沿、反应区、产物区。试验结果表明,Ti3AlC2自蔓延高温合成机理为溶解-析出-熔化-包晶机制:一方面,Ti和C向Al熔液中溶解,最终导致Al3Ti析出;另一方面,随着C向Ti中扩散,最终导致TiC从Ti-Al-C熔体析出;当温度超过Al3Ti的熔点后,Al3Ti熔化,促使Al3Ti和TiC发生包晶反应生成Ti3AlC2。最终的产物中除了大量的Ti3AlC2外还存在少量Al3Ti和Ti,这与试验使用了较粗的Ti粉有关。     

机械合金化合成Ti_3SiC_2导电陶瓷的形貌特征研究

以Ti、Si、C单质为原料,添加微量的Al为助剂,采用高能球磨的方法合成了以Ti3SiC2为主相、含有一定量的TiC等杂质的混合粉体.球磨8h后,得到了相对纯度较高的Ti3SiC2粉体;同时,在粉体中发现了直径为0.5~1cm扁平的坚硬块体.采用XRD和SEM分析了混合粉体和小块体中Ti3SiC2等组成相的形貌特征.通过分析在不同时间内制备的粉体Ti3SiC2的成分变化和块体断口形貌,发现了Ti3SiC2的块体产物断口表面具有"鸟巢状结构"特征,并对具有该特征的Ti3SiC2块状产物的生成过程进行了讨论.     

沉积温度和碳纳米管对CVD SiC涂层微观形貌的影响

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3)为前驱体,采用化学气相沉积法(Chemical vapor deposition,CVD),在原位生长有碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)的C/C复合材料表面制备SiC涂层。用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)观察和分析涂层微观形貌及成份。研究沉积温度(1 000~1 150℃)对SiC涂层的表面、截面以及SiC颗粒的微观形貌的影响。结果表明:在1 000℃下反应时,得到晶须状SiC;沉积温度为1 050℃时涂层平整、致密;沉积温度提高到1 100℃时,涂层粗糙,致密度下降;1 150℃下形成类似岛状组织,SiC颗粒团聚长大,涂层粗糙,并有很多裂纹和孔洞,致密度低。对涂层成份和断口形貌研究表明,基体和涂层之间有1个过渡区,SiC涂层和基体之间结合良好。