原位热压TiC/Ti/Al合成Ti2AlC的研究

以TiC／Ti／Al为原料，采用热压工艺在1400℃原位合成和烧结了含少量第二相Ti3AlC2的Ti2AlC材料。通过不同温度和不同热压时间下合成试样的：XRD分析探讨了Ti2AlC的合成过程。结果表明，高温下Ti与Al反应生成中间相TiAl金属间化合物，然后TiC与TiAl金属间化合物反应生成Ti2AlC。初期反应非常迅速，大部分Ti2AlC在此阶段生成。反应后期反应物减少，速度变慢，同时生成少量第二相Ti3AlC2。不同温度下合成的Ti2AlC颗粒具有不同的形貌特征。     

放电等离子制备Ti3AlC2/TiB2复合材料及性能

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备了Ti3AlC2/TiB2复合材料,并研究了复合材料的性能.研究表明:在1 250℃,30MPa烧结8min,可以获得相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料性能,当TiB2含量为30%(体积分数,下同)时,Ti3AlC2/30%TiB2复合材料的Vickers硬度达到10.39GPa,电导率为3.7×106 S/m;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2.用电子显微镜对复合材料的显微结构分析表明:Ti3AlC2/TiB2复合材料的晶粒为层状结构.     

热压烧结工艺制备Ti2AlC/Ti3AlC2陶瓷材料

以Ti，Al，C为原料，采用热压工艺制备出相组成为Ti2AlC/Ti3AlC2块体材料，合成材料的X—射线衍射和扫描电镜(SEM)分析的结果表明：当烧结温度为1400℃时，材料中的主晶相为Ti2AlC,大小为10μm的板状多晶体；而在1500℃的温度下烧结所得材料的主晶相为Ti3AlC2，其板状多晶体的晶粒尺寸平均约为20μm。     

热压工艺制备高纯致密Ti3AlC2材料

原料配比为n(TiC)：n(Ti)：n(Al)：n(Si)=2：1：1：0．2的起始混合粉料在1300--1500℃温度下，30MPa压力下热压2h制得高纯致密Ti3AlC2块体材料。添加适量硅作助剂显加快Ti3AlC2的反应合成，使Ti3AlC2在1200℃的温度下大量生成，能谱仪分析表明Si在材料中均匀分布。1300℃和1400℃烧结所得Ti3AlC2颗粒均呈六方板状结晶形貌，其在平面内尺寸大小分别为3～6μm和10～20μm。     

放电等离子烧结制备Ti2AlC材料的研究

Ti2AlC是一种具有优异综合性能的三元层状化合物。以元素粉Ti粉、Al粉、活性炭为原料，采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)工艺制备出接近理论密度的单相Ti2AlC块状材料。XRD和SEM分析结果表明：当Al含量为1．1mol和1．2mol，烧结温度在1100℃时，材料由单相Ti2AlC组成，Ti2AlC晶体发育完好，晶粒细小。研究表明：采用SPS工艺能够以比热压及热等静压低200～500℃的温度合成高纯Ti2AlC致密材料。     

Ti3AlC2陶瓷材料的制备及性能研究

新型层状陶瓷材料Ti3AlC2结合了金属和陶瓷的许多优异性质，既具有与金属相似的良好的导热、导电性，良好的可加工性，相对柔软，抗热震性好，可塑性变形等；同时又具有与陶瓷相似的抗氧化、耐腐蚀、耐高温等特性；并且还有很好的自润滑性和超低摩擦系数，被认为在许多领域有着广泛的应用前景。     

自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2AlC及其反应机理研究

以Ti,Al和C的粉体混合物为原料，在纯氩气气氛，25MPa压力，1600℃保温4h条件下，自蔓延高温合成了Ti3AlC2和Ti2AlCT，利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段对反应产物进行了研究，提出了自蔓延高温合成Ti3AlC2和Ti2AlC应具备的条件，并探讨了Ti，Al和C自蔓延高温合成Ti3AlC2和Ti2AlC的反应机理，结果表明，Ti3AlC2和Ti2AlC能够由Ti,Al和C元素经高温自蔓延合成反应来制备，其制备的必要条件是需要极快的加热速率以防止铝熔化并且改变钛的转移路线，Ti3AlC和Ti2AlC综合了金属材料和陶瓷材料的优点，成功的应用自蔓延高温方法合成Ti2AlC2和TiAlC必将成为该类材料纯块体的合成和制备提供好的原料，从而这类材料的实际应用将起到极大的推动作用。     

Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C陶瓷材料的力学性能及微观结构

用热压烧结工艺在1 700℃,28 MPa保温保压30 min及N2气氛条件下,制备了添加不同含量Cr3C2和(W,Ti)C颗粒的Al2O3/CraC2/(W,Ti)C复合陶瓷材料.对复合陶瓷的力学性能进行测试.用环境扫描电镜、透射电镜和能谱分析仪对复合陶瓷的显微结构进行观察.结果表明与纯Al2O3相比,70Al2O3/10Cr3C2/20(W,Ti)C复合陶瓷材料的显微组织更均匀细化,具有良好的综合力学性能,其断裂韧性自纯Al2Oa陶瓷的4.0 MPa·m1/2提高到8.92 MPa·m1/2.分析发现其内部位错机制、纳米颗粒的淀析、裂纹扩展路径偏转、沿晶断裂、韧窝及解理撕裂等是材料断裂韧性提高的主要原因.     

Ti-Al-C三元系统中Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC物相含量的测定

研究了Ti-Al-C三元体系中X射线衍射定量相分析方法,提出了Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC这3种物相的特征衍射峰Ti3AlC2的(002)衍射峰,2θ=9.5°;Ti2AlC的(002)衍射峰,2θ=13.0°;TiC的(111)衍射峰,2θ=35.9°.采用混样无标样法推导了一套Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC的定量计算公式,根据其特征衍射峰的强度就可计算这3个物相的相对含量.因为该公式推导过程本身就验证了其正确性(即自验证性),所以这个公式可以广泛用于Ti-Al-C三元体系中Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC物相的定量测定.因此,这种方法非常简便、易行.     

热压烧结碳化铝钛材料的制备、结构与性能

在1300～1500℃和30MPa压力下,热压摩尔比为n(TiC)∶n(Ti)∶n(Al)∶n(Si)=2∶1∶(1～1.1)∶(0.2～0.1)的混合粉末,可以得到纯度达98%(质量分数)以上的致密块体碳化铝钛(Ti3AlC2)材料。掺加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体。当掺加Si的摩尔比为0.2时,固溶体的化学式为Ti2.76Al0.78Si0.22C2。烧结试样的晶体为层片状结构,1300℃和1400℃时,烧结试样的晶粒尺寸分别为10～15μm和20～30μm。材料的Vicker硬度为3.3～5.0GPa,弹性模量为289GPa,抗压强度为785MPa,抗弯强度为375MPa,断裂韧性为7.0MPa·m1/2。25℃时,电导率为3.1×106S·m-1,热容为125.4J/(mol·K),热导率为27.5W/(m·K),热膨胀系数为8.8×10-6K-1。     

用热压法制备Ti3SiC2层状陶瓷的研究

以TiC/Si/Al/Ti为原料 ,采用热压工艺制备出高纯致密的块体材料 ,合成材料的X -射线 ,扫描电镜 (SEM)结合能谱仪 (EDS)分析结果表明 :当烧结温度为 14 0 0℃时 ,合成样品纯度为 98.2 %,晶格参数为a =0 .3 0 69nm ,c =1.767nm ,晶粒尺寸为 4～ 10 μm的板状结晶。材料具有与石墨相似的可加工性能     

钛铝碳陶瓷载流滑动下的摩擦磨损行为

研究了高纯度Ti3AlC2块体材料载流滑动下的摩擦磨损行为.试验在盘一块式载流摩擦磨损试验机上进行,以低碳钢盘为摩擦配对物,滑动速度为20～60 m/s,法向压强为0.4～0.8 MPa,通电电流为0,50,100 A.结果表明:Ti3AlC2具有良好的载流摩擦磨损特性,但摩擦系数和磨损率都比无电流时的大,且电流密度越大,摩擦系数和磨损率越大.在滑动速度为20 m/s,通电电流为100 A,法向压强为0.4 MPa的条件下,摩擦系数达到最大值0.35.在速度为60m/s,法向压强为0.7MPa,电流为100A的条件下,磨损率达到最大值8.3×10-6mm3/(N·m).与相同速度和压强但不通电情况下的摩擦系数0.17和磨损率2×10-6mm3/(N·m)相比,分别增大了大约1.1倍和3.2倍.观察和分析的结果表明:载流条件下摩擦系数的增大与Ti3AlC2摩擦面上TiC和Fe2.25Ti0.75O4及AlFeO3结晶相的生成有关,而Ti3AlC2磨损率的增大主要归因于放电电弧的烧蚀作用.     

热压烧结制备原位复合（TiB2+TiC）/Ti3SiC2复相陶瓷

采用热压烧结法制备了原位复合(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对材料的物相组成和显微结构进行了表征,研究了烧结温度对材料物相组成、烧结性能、显微结构与力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1 350～1 500℃范围内,随着烧结温度的升高,合成反应进行逐渐完全,材料的密度、抗弯强度和断裂韧性显著提高。1 500℃烧结可得到致密的原位复合(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相陶瓷,材料晶粒发育较完善,层片状Ti3SiC2、柱状TiB2与等轴状TiC晶粒清晰可见,增强相晶粒细小,晶界干净,材料的抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别达到741 MPa,10.12 MPa.m1/2和9.65 GPa。烧结温度达到1 550℃时Ti3SiC2开始发生分解,材料的密度和力学性能又显著下降。     

三元层状Ti2AlC陶瓷材料的合成制备研究

以Ti，Al，C微粉为原料，分别采用放电等离子(SPS)烧结工艺和热压工艺(HP)烧结制备Ti2AlC层状陶瓷材料。X射线衍射和扫描电镜(SEM)分析的结果表明：采用放电等离子(SPS)烧结工艺时，能够在1100℃的温度下制备高纯、致密Ti2AlC材料。采用热压工艺时，则很难合成高纯的Ti2AlC陶瓷材料。     

气压烧结TiB2-Al2O3复相陶瓷的显微结构与力学性能

以2.5%(质量分数,下同)Ni为助烧剂,用气压烧结方法分别制备了含20%,30%和50%Al2O3的TiB2-Al2O3复相陶瓷.通过扫描电镜观察样品的形貌,并研究了Al2O3含量对材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:金属Ni能有效地促进材料的致密化;随着Al2O3含量的增加,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性增加,弹性模量出现峰值,Vickers硬度降低,Rockwell硬度变化不大.在加入30%Al2O3时,得到了显微结构均匀,性能较好的TiB2-Al2O3复相陶瓷,其抗弯强度可达520MPa,弹性模量达339GPa,Rockwell硬度达92.6.