可加工陶瓷Ti3SiC2的合成和性能

可加工的Ti3SiC2陶瓷属于六方晶体结构。空间群为R63／mmc。它有许多独特的优良性能。如很好的导电、导热能力。高温延展性、抗热震，高强度。抗氧化。耐腐蚀。超低摩擦性。良好的自润滑性等。制备该化合物的方法主要有CVD,SHS,HP/HIP等方法。作者以元素粉为原料。用等离子放电烧结(SPS)方法成功地制备了高纯的Ti3SiC2陶瓷。     

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2的研究

以元素单质粉为原料，当原料配比为n(Ti):n(Si):n(Al):n(C)=3:(1.2-x):x:2，其中：x=0.05-0.2时，在1200－1250℃温度下经放电等离子烧结成功制备了高纯、致密Ti3SiC2固溶体材料。原料中掺加适量Al能改善Ti3SiC2的合成反应并提高制备材料的纯度。当x=0.2时，所合成的固溶体形貌为板状结晶，分子式近似为Ti3Si0.8Al0.2C2，晶格参数a=0.3069nm,c=1.767nm。在1250℃温度下烧结，得到平均厚度达5μm，发育完善均匀的致密多晶体材料。材料Vickers硬度为3.5-5.5GPa，具有与石墨相似的加工性能。     

TiB2陶瓷的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结技术制备TiB2陶瓷。分析了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结体致密度及显微结构的影响。实验结果表明：随着烧结温度的提高，烧结体的致密度及晶粒大小均增加。延长保温时间，样品的晶粒有明显长大。提高升温速率，有利于抑制晶粒生长，但样品的致密度降低。在TiB2的烧结过程中，存在颗粒间的放电。在烧结温度为1500℃，压力为30MPa，升温速率为100℃／min，真空中由SPS烧结制备的TiB2陶瓷相对密度可达98％。     

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     

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。     

Al对等离子放电烧结法合成Ti3SiC2的影响研究

以元素为原料，Al为助剂，采用等离子放电烧结(SPS)工艺合成Ti3SiC2块体材料，通过X射线衍射分析和对SPS过程参数的研究表明：适量A1能促进Ti3SiC2的反应合成，提高合成材料的纯度，但Al也会使Ti3SiC2的热稳定性降低。     

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。     

放电等离子烧结AlN陶瓷

研究了放电等离子烧结氮化铝陶瓷的过程。通过对比掺与不掺烧结助剂的氮化铝陶瓷的两种烧结过程，指出了烧结助剂在放电等离子烧结氮化铝陶瓷过程中的作用。利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝，在加Y2O3-Li2O-CaF2作为烧结助剂，1700℃的烧结温度，25MPa的压力下，仅保温5min，得到相对密度为97．3％的AlN陶瓷。SEM表明试样内部晶粒细小，结构均匀。实验表明：放电等离子烧结技术可实现快速烧结。     

添加铝对机械活化辅助合成Ti_3SiC_2粉末的影响(英文)

以Ti,Si,TiC并添加Al的混合粉末为原料,采用机械活化辅助自蔓延合成法制备了Ti3SiC2粉末。研究表明,机械活化过程可将原料的粒度尺寸细化至10μm以下,反应物活性提高,并能激发自蔓延合成反应生成Ti-Si,SiC,TiCx等中间相。在上述条件下,合成单相Ti3SiC2粉末的温度可降至1350℃。反应机理为:Al作为脱氧剂通过抑制其它元素的氧化来促进主相的生成,且在反应物中优先熔化形成局部微小熔池,加速了反应物的扩散并生成TiCx和Ti5Si3中间相,从而促进Ti3SiC2粉末的生成。     

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。     

Microstructural,electrical, and mechanical properties of conductive SiC ceramics fabricated by spark plasma sintering

Nitrogen (N)-doped conductive silicon carbide (SiC) of various electrical resistivity grades can satisfy diverse requirements in engineering applications. To understand the mechanisms that determine the electrical resistivity of N-doped conductive SiC ceramics during the fast spark plasma sintering (SPS) process, SiC ceramics were synthesized using SPS in an N₂ atmosphere with SiC powder and traditional Al₂O₃–Y₂O₃ additive as raw materials at a sintering temperature of 1850–2000°C for 1–10 min. The electrical resistivity was successfully varied over a wide range of 10⁻³–10¹ Ω cm by modifying the sintering conditions. The SPS-SiC ceramics consisted of mainly Y–Al–Si–O–C–N glass phase and N-doped SiC. The Y–Al–Si–O–C–N glass phase decomposed to an Si-rich phase and N-doped Y_xSi_yC_z at 2000°C. The Vickers hardness, elastic modulus, and fracture toughness of the SPS-SiC ceramics varied within the ranges of 14.35–25.12 GPa, 310.97–400.12 GPa, and 2.46–5.39 MPa m^1/2, respectively. The electrical resistivity of the obtained SPS-SiC ceramics was primarily determined by their carrier mobility.     

放电等离子烧结Si3N4/Al2O3纳米复相陶瓷的增韧机理

用放电等离子烧结制备了Si3N4/A12O3纳米复相陶瓷.在1 450℃,当Si3N4质量分数为10%时,Si3N4/A12O3纳米复相陶瓷的韧性达到5.261MPa·m1/2,与纯Al2O3的断裂韧性4.014MPa·m1/2相比提高了31.1%.X射线衍射分析表明在高温烧结形成了sailon相.扫描电镜显微分析显示复相陶瓷具有晶内/晶界混合型结构,增韧机制主要为微裂纹增韧和残余应力增韧.     

Microstructure and properties of Al2O3-TiC-Ti3SiC2 composites fabricated by spark plasma sintering

Abstract

Abstract

Highly densified Al₂O₃-TiC-Ti₃SiC₂ composites were fabricated by spark plasma sintering technique and subsequently characterised. From fracture surface observation, it is found that Al₂O₃ is 0·2-0·4?μm, TiC is 1-1·5?μm and Ti₃SiC₂ is 1·5-5?μm in grain size. With the increase in Ti₃SiC₂ volume contents, Vickers hardness of the composites decreases because of the low hardness of monolithic Ti₃SiC₂. The fracture toughness rises remarkably when the contents of Ti₃SiC₂ increase, which is attributed to the pullout and microplastic deformation of Ti₃SiC₂ grains. At the same time, the flexural strength of the composites shows a considerable improvement as well. The electrical conductivity rises significantly as the Ti₃SiC₂ contents increase because of the formation of Ti₃SiC₂ network and the increase in conductive phase contents.