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。     

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。     

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。     

添加铝对机械活化辅助合成Ti3SiC2粉末的影响

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。     

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。     

SPS烧结层状TiB2／BN陶瓷的界面研究

本文采用放电等离子烧结(SPS)技术烧结层状TiB2/BN陶瓷,研究其界面结合的性质和状况。并讨论了当夹层厚度不同的时候,界面结合的不同机制。     

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.     

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。     

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.     

Densification and enhancement of SiC particulate-reinforced fine-grain SiC ceramic

Dense sintering of SiC nanopowder under low temperature and pressure remains a big challenge, because of the great resistance caused by the severe agglomeration of nanopowder. A novel sintering strategy is proposed to prepare SiC composite ceramics by sintering the mixture of SiC nanopowder and SiC micron powder at low temperature and pressure. The SiC micron powder was in the size of 100 µm with little sintering activity, which was designed as a pressure conductor to promote the densification of SiC nanopowder. Experimental results showed that the SiC micron powder had a significant effect on increasing of the sintering density of nanopowder and improving the mechanical properties of SiC ceramics. An SiC composite ceramic with a relative density of 98%, a Vickers hardness of 22.6 GPa, and a fracture toughness of 5.43 MPa m^1/2 could be sintered by spark plasma sintering under 1700°C and 30 MPa by adding 30 wt.% 100 µm SiC micron powder as reinforcements.     

AlN-Re2O3液相烧结碳化硅

采用非氧化物AlN和Re2O3作为复合烧结助剂(Re2O3-La2O3与Y2O3)进行碳化硅液相烧结得到了致密的烧结体.烧结助剂占原料粉体总质量的20%,其中:AIN与(La0.5Y0.5)2O3的摩尔比为2:1,在30MPa压力下,1850℃保温0.5h热压烧结的碳化硅陶瓷,抗弯强度>800MPa,断裂韧性>8MPa·m1/2,明显高于同组分1 950℃无压烧结0.5h的碳化硅陶瓷的抗弯强度(433.7MPa)和断裂韧性(4.8MPam·m1/2.热压烧结的陶瓷晶粒呈单向生长,断裂模式为沿晶断裂.同组分无压烧结碳化硅陶瓷的显微结构可以观察到核壳结构.     

原位燃烧合成Si3N4/Ti(C,N)/SiC复相陶瓷热力学分析

研究了用ＴｉＣ作添加剂时Ｓｉ粉坯在高压氮气中的燃烧行为,结果表明：ＴｉＣ加入量对燃烧合成产物的相组成有重要影响,原因在于ＴｉＣ加入量直接影响燃烧过程中氮气向反应前沿的渗透性,从而影响试样中不同部位氮气分压的变化,适当调整工艺参数,可以合成Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＳｉＣ复相陶瓷,并从热力学角度对实验结果进行了合理的解释。