放电等离子（SPS）快速烧结可加工陶瓷Ti3AlC2

利用放电等离子烧结技术研究了SHS的Ti3AlC2粉体的烧结过程。烧结温度1450℃，压力20MPa，真空烧结，保温5min，可获得相对密度达98．4％的致密烧结体，HV可达3．8GPa；烧结温度为l500℃，则可获得完全致密的烧结体，HV可达4．2GPa；烧结体的维氏硬度随烧结温度(1300℃～1500℃)的升高而增大；SEM分析表明，SPS技术烧结制备的Ti3AlC2陶瓷，片层大小随烧结温度的升高而增大。     

热压烧结燃烧合成Ti3AlC2粉体的研究

以燃烧合成Ti3AlC2粉体为原料，研究了不同热压温度下Ti3AlC2粉体的热压烧结过程。实验结果表明，热压烧结Ti3AlC2粉体可得到Ti3AlC2致密块体陶瓷，Ti3AlC2粉体的热压烧结活性比直接使用Ti、Al（或Al4C3）和C为原料热压烧结的活性高，热压烧结温度以1400-1500℃之间为佳：烧结温度为1450℃，压力25MPa，Ar保护，保温2h的条件下，烧结Ti3AlC2粉体可得理论相对密度为99．05％，维氏硬度2．8GPa，抗弯强度426．02MPa，断裂韧性10．08MPa·m^1/2的烧结块体；烧结样品的密度和断裂韧性随烧结温度升高而增大，抗弯强度在高于1400℃时随热压温度升高而降低。     

热处理对Ti_3AlC_2陶瓷块体材料组织的影响

对Ti3AlC2块体材料在1050~1450℃进行真空热处理,分析了该材料在热处理前后的物相组成和显微组织形貌。结果表明:经1050℃热处理后出现了新相Al3Ti到1250℃时该相消失;从1050~1250℃随温度升高Ti3AlC2含量逐渐增加,TiCx含量逐渐减少;经1250℃热处理之后,材料密度增加到4.01 g/cm3,Ti3AlC2含量增加到94.2%,Ti3AlC2晶粒长15~20μm、厚约2μm;从1250~1450℃随温度升高Ti3AlC2含量逐渐减少,TiCx含量逐渐增加,经1450℃热处理之后Ti3AlC2含量减为74.8%。因此,1250℃为Ti3AlC2块体材料最佳热处理温度。     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响。研究表明,在1250℃,30MPa压力和保温8min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/30%TiB2维氏硬度达到10.39GPa,电导率达到3.7×106S·m-1;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降。     

SPS烧结对磷酸镧晶体取向及热导率的影响

以放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering：SPS）技术制备了相对密度较高的磷酸镧（LaPO4）陶瓷，利用X射线衍射（XRD）分析了不同压力对LaPO4陶瓷晶体取向的影响，并测得在1350℃，40MPa下保温3min样品从室温到1473K的热导率，结果表明：利用SPS制备的LaPO4陶瓷出现了较为明显的织构，其（200）晶面与（120）晶面XRD衍射峰积分面积的比值由无压烧结时的0．5989增加到SPS烧结压力为50MPa时的2．2409，所测热导率随温度升高迅速降低，在高温又有所回升，其中室温热导率较无压烧结时低。     

热处理温度对机械合金化合成Ti3AlC2粉体纯度的影响

采用放电等离子烧结(SPS)系统对含有TiC等杂质相的机械合金化(MA)合成的Ti3AlC2粉体进行热处理,研究了热处理温度对粉体中Tti3AlC2纯度的影响.结果表明:SPS无压加热处理可以显著提高机械合金化合成粉体中Ti3AlC2的含量.经SPS热处理的粉体中Ti2AlC2的含量在600～1000℃范围内随热处理温度的提高而增加,温度不高于900℃时处理后的粉体还基本保持粉体特征.当温度为1000℃时,得到产物中Ti3AlC2纯度可达到93%.通过对点阵常数测定可知随着热处理温度的提高Ti3AlC2点阵常数逐渐接近理论值.     

烧结温度对W-10Ti合金显微组织和硬度的影响

以W粉和Ti粉为原料,采用真空热压烧结工艺制备了W-10%Ti合金,研究了烧结温度对W-Ti合金的相组成、微观形貌和硬度的影响。结果表明,合金主要由富W固溶体、富Ti固溶体和心部未发生扩散的α-Ti相组成。随烧结温度的升高,W与Ti的相互固溶度增大,α-Ti相的残余量减少,1400℃烧结的W-Ti合金中部分富Ti固溶体发生了共析转变。合金的致密度和维氏硬度均随烧结温度的升高先增大后减小,在1300℃时有最大值,分别达99.4%和6.3 GPa。     

Ti3AlC2／Cu复合材料的制备及其性能研究

采用粉末冶金的方法在1000℃和30MPa的热压条件下，烧结制备了以Ti3AlC2为增强相的Ti3AlC2／Cu复合材料，研究了增强相含量（10％～40％）对复合材料的显微结构、抗弯强度、硬度和电阻率的影响。结果表明：Ti3AlC2能够有效增强铜，当Ti3AlC2含量为30％时，增强效果最佳，复合材料的抗弯强度达1033MPa，最大形变为2．5％，增强相含量继续增加时，复合材料的强度反而降低；随着增强相含量的增加，复合材料渐趋脆性断裂，同时复合材料的电阻率基本呈线性升高。     

Ti2AlC／TiAl复合材料热处理组织的细化

利用放电等离子烧结（SPS）技术，原位制备Ti2AlC／TiAl复合材料，并对其进行多步热处理，研究增强相Ti2AlC和微量元素B对Ti2AlC／TiAl复合材料热处理组织的细化作用。研究发现，在热处理过程中，Ti2AlC和B能够显著抑制TiAl基体中γ晶粒和α2／γ层片晶团的长大，有效地细化Ti2AlC／TiAl复合材料的热处理组织。显微组织的细化能够显著强韧化复合材料，其中经1390℃热处理的复合材料的弯曲强度达到957．9MPa，断裂韧性达到20．73MPa·m^1/2。     

Ti3AlC2材料的反应合成及其烧结行为

以Ti,Al和TiC为原材料,用无压煅烧合成法制备三元化合物Ti3AlC2。详细讨论了煅烧温度和铝含量对多晶Ti3AlC2纯度的影响。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和场发射透射电镜研究了粉末材料的组织结构、晶粒大小、层板厚度和选区电子衍射花样。结果表明1300℃是合成Ti3AlC2粉末的最佳煅烧温度,1:1.2:2是Ti/Al/TiC原材料的最佳摩尔比。用热压法制备了不同烧结温度下的Ti3AlC2块体试样,在1300℃热压制备的Ti3AlC2块体的相对密度可达99.9%,其维氏硬度和三点抗弯强度分别为5.7 GPa和630 MPa。通过场发射扫面电镜观察材料的断口形貌,进一步分析了Ti3AlC2块体材料的强化机理。     

Si掺杂放电等离子合成Ti2AlC/Ti3AlC2材料及理论分析

以Ti粉、Al粉、活性炭和Si粉为原料,采用放电等离子工艺分别以摩尔比为2.0Ti/1.1Al/1.0C、2.0Ti/1.0Al/0.1Si/1.0C、2.0Ti/1.0Al/0.2Si/1.0C、2.0Ti/0.9Al/0.2Si/1.0C和2.0Ti/1.0Al/0.3Si/1.0C,在1 200 ℃合成了Ti2AlC/Ti3AlC2块体材料.通过合成试样的X射线衍射谱,确定了放电等离子合成试样的物相组成,并用扫描电镜结合能谱仪观察了合成试样的显微结构和微区成分.结果表明:以2.0Ti/1.1Al/1.0C为原料放电等离子合成了层状结构明显的Ti2AlC材料;掺Si后所有试样都由Ti2AlC、Ti3AlC2和Ti3SiC2 3种物相组成;当掺Si量逐渐增大,即Al与Si的量比减小时,试样中Ti3AlC2和Ti3SiC2的含量增加,而Ti2AlC的含量降低,同时颗粒得到细化.应用量子化学计算结果解释了掺Si后不利于Ti2AlC的生成,而有利于Ti3AlC2的生成机理,说明了掺Si后固溶体的产生过程.     

Ti2AlC可加工陶瓷自蔓延高温合成中的显微组织演变

在研究Ti,C,A1摩尔比为2:1:1的混合粉末自蔓延高温合成Ti2A1C过程中的组织演变中,将在试样中蔓延的燃烧波强制淬熄.用扫描电镜观察了淬熄试样中的显微组织演变,测定了其燃烧温度,并用X射线衍射检测了燃烧合成产物的相组成.结果表明:合成反应以Al的熔化为先导;反应过程可用溶解-析出-熔化结晶机制描述;该反应具有不完全性,可能是由于实验中使用了较粗的钛粉和铝粉所致.     

TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响

以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，研究了添加金属间化合物TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响。实验结果表明，仅以单质粉末Ti，Al和碳黑为原料，按Ti3AlC化学计量比配料，燃烧产物主要物相是Ti2AlC和TiC，无Ti3AlC。但在保持原料配比不变的情况下，在反应物原料中添加金属间化合物TiAl3（0～23．5％，质量分数）后，可得到Ti3AlC相物质，其含量随TiAl3的增加而显著增多，成为燃烧产物的主要物相之一。从动力学和热力学角度探讨了TiAl3对燃烧合成Ti3AlC的影响机理。     

Ti3AlC2/Cu复合材料的制备及其性能研究

采用粉末冶金的方法在1000℃和30 MPa的热压条件下,烧结制备了以Ti3AlC2为增强相的Ti3AlC2/Cu复合材料,研究了增强相含量(10%～40%)对复合材料的显微结构、抗弯强度、硬度和电阻率的影响.结果表明:Ti3AlC2能够有效增强铜,当Ti3AlC2含量为30%时,增强效果最佳,复合材料的抗弯强度达1033 MPa,最大形变为2.5%,增强相含量继续增加时,复合材料的强度反而降低;随着增强相含量的增加,复合材料渐趋脆性断裂,同时复合材料的电阻率基本呈线性升高.     

Ti3AlC2陶瓷在空气中的高温氧化行为

采用热压烧结法,在1450 ℃保温2 h制备Ti3 AlC2陶瓷,研究其在1000 ℃空气中的断续氧化行为.结果表明,Ti3AlC2在1000 ℃的空气中氧化30 h后,动力学曲线服从抛物线规律.氧化层厚度约为350 μm,由多层组成,从外到内依次为TiO2的富集层,TiO2和Al2O3的富集层,TiO2、Al2O3以及还有少量孔洞层,Al2O3富集层.整个氧化过程主要由Al3+和Ti4+的向外扩散和O2-的向内扩散组成.     

Ti-Al-C体系的原位反应过程研究

以Ti、Al、C粉为组元,采用热压工艺合成TiC+Ti2AlC增强γ-TiAl+α2-Ti3Al合金。在不同温度时,通过X射线衍射分析了相组成,并讨论了体系的反应过程。结果表明,当合成温度为1 000℃时,产物中含有TiC和γ-TiAl+α2-Ti3Al相。继续升高热压温度后,形成了另一种增强相Ti2AlC。对反应过程分析表明,在Ti-Al-C体系中,TiC相是最稳定的中间相,亦是合成Ti2AlC相的前提。温度升高后,将有利于TiC相向Ti2AlC相转变。     

Sn做助剂机械合金化+热处理制备Ti_3AlC_2

以3Ti/Al/2C/0.1Sn粉体为原料,进行机械合金化,并对粉体产物进行热处理,制备高含量Ti3AlC2材料,并分析了产物的微观形貌。机械合金化3Ti/Al/2C粉体,可合成TiC、Ti3AlC2和Ti2AlC混合粉体产物。添加适量Sn可消除产物中的Ti2AlC,明显促进Ti3AlC2合成。对粉体产物进行热处理,可以提高产物Ti3AlC2含量。热处理温度过低或过高都不利于Ti3AlC2含量的提高。随着热处理温度的提高,晶粒长大明显,烧结倾向加剧,研磨困难。在900℃可以获得质量分数为95.2%的Ti3AlC2。热处理产物颗粒比较细小,可做复合材料的原料。     

原位热压反应制备Ti3AlC2/TiB2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景.然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用.引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法.以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料.利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度.结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度.     

原位热压合成Ti3AlC2/Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,TiC,TiO2粉末为原料,采用原位热压合成法制备了Ti3AlC2/Al2O3复合材料。主要考察不同Al2O3含量对复合材料性能的影响。在1400℃,30MPa压力,保温2h条件下烧结制得致密的Ti3AlC2/Al2O3块体材料。采用XRD分析了不同Al2O3含量的复合材料的相组成。用SEM观察组织结构特征。测量了维氏硬度和电导率同Al2O3含量的关系曲线。研究结果表明,Al2O3的加入可大幅度提高复合材的硬度。Ti3AlC2/25%Al2O3的维氏硬度可达8.7GPa。虽然添加Al2O3后复合材料的电导率有所下降,但Al2O3对复合材料强度和硬度的增加有显著的贡献。Ti3Al2C2/Al2O3乃不失为一种性能良好的高温结材材料。