放电等离子烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复合材料

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结制备l了含20%(摩尔分数,下同)siC的SiC/Ti_3SiC_2复合材料,并研究了烧结助剂Al对该复合材料的性能影响.利用X射线衍射分析样晶相组成.运用扫描电镜分析材料的最微组织和断口形貌,并对试样的密度、硬度和抗弯强度进行了测定.结果表明,按Ti_3Si_(1.2)C_(2-)20%SIC和(Ti_3Si_(1.2)C_2-20%SIC)+2wt%Al进行成分配比,可制得纯度较高的Ti_3SiC_2-20%SiC复合材料,两者都含有少量未反应完全的石墨.未加Al的样品还含有微量的TiSi_2杂质;添加铝对样品的密度并没有明显影响,但对显微硬度有较大影响.含铝样品的显微硬度明显低于不含铝的样品;含铝和不含铝试样的三点抗弯强度分别为221.0、231.7 MPa.     

钛合金表面原位内生Ti_3SiC_(2p)/Al基复合材料涂层制备

将一定配比的Al-Si-TiC粉末体系涂覆在Ti-6Al-4V合金表面,利用低氧压熔结技术制备了原位内生Ti_3SiC_(2p)/Al复合材料涂层。结果表明,Al在合成Ti_3SiC_2过程中稀释各反应物反应浓度起到了类似的稀释剂作用,促进了反应相生成,起到了类似催化剂作用;降低了生成Ti_3SiC_2的反应起始温度,起到了类似辅助剂作用;消耗了加热环境中残存的氧,起到了类似除氧剂作用,促进了涂层致密化,起到了类似填充剂的作用;为合成Ti_3SiC_2提供了一种更加便捷的路径。     

Ti/Ti_3SiC_2复合材料的界面结构

研究了Ti_3SiC_2和Ti在1573K、20MPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层,反应层的主要成分是Ti_5Si_3和TiC_x,各层之间有明显的界面存在,在界面两端硅含量的变化十分明显。     

Ti_2SiC_2/Cu纳米复合材料的制备与微观组织

研究了用微米级Ti2SiC2陶瓷与Cu制备纳米复合材料的工艺过程。分别选用钢球和玛瑙球进行球磨,对Ti2SiC2颗粒的细化和在Cu中分散性的影响进行了研究。结果表明,在其它实验参数相同的情况下,用两种不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异,用玛瑙磨球可以更好地使Ti2SiC2颗粒细化并均匀分散在Cu基体中,而用钢球则易产生混合粉的团聚。另外,随着球磨时间的延长,Ti2SiC2先后经历了颗粒细化、均匀镶嵌在基体中两个阶段。对球磨后的混合粉在850℃及20MPa的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料,其力学性能与同成分的普通复合材料相比有明显提高。     

Al掺杂对Ti_3SiC_2陶瓷制备和性能的影响

采用热压烧结法制备了Al掺杂的Ti_3SiC_2陶瓷,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、矢量网络分析仪等,分别对所制备的样品进行了表征和抗氧化性能、微波介电性能测试。结果表明:所制备的Al掺杂陶瓷具有相当高的Ti_3SiC_2质量分数,陶瓷晶粒呈现明显的层状特征。相比于未掺杂样品,通过Al掺杂途径,可显著提高Ti_3SiC_2陶瓷1200℃高温下的抗氧化性能,并使Ti_3SiC_2陶瓷的介电常数实部ε'和虚部ε"值大幅度增加,其在8.2~12.4 GHz频率范围的均值分别为60.8和6.28。     

原位生成制备Al2O3增强铝基复合材料

研究了综合搅拌铸造法和原位反应制备ＡＩ２Ｏ３增强铝基复合材料,向熔体中直接加入制备高纯ＡＩ２Ｏ３的原料ＡＩ２（ＳＯ４）３粉体,由反应分解的ＳＯ３可以对熔体进行精炼、除气。结果表明：ＡＩ２Ｏ３颗凿和基体结合良好,没发现气孔、团聚、集聚、偏析,克服了传统搅拌铸造所带来的铸造缺陷;ＡＩ２Ｏ３弥散增强铝基复合材料具有良好的冲击韧性和耐磨损性能;分解的ＳＯ３对熔体进行精炼、除气;被认为是颗 增强铝基得合材料     

Fe2O3／Al体系制备Al2O3粒子增强铝基复合材料

对Fe2O3与Al合金反应合成法制备Al2O3粒子增强铝基复合材料进行了研究.对所得复合材料进行组织观察,OM观察发现Fe以网状合金相形式存在;SEM观察显示原位颗粒分布均匀,颗粒细小,直径小于0.5 μm;TEM观测显示Al2O3颗粒边角圆滑、界面干净,与基体结合良好.对复合材料进行力学性能测试,硬度略有提高,室温抗拉强度略低,300℃时抗拉强度达到92.18 MPa,比基体提高了26%.     

Ti_3AlC_2掺杂SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的研究

通过2TiC-Ti-1.2Al体系的原位热压反应制备Ti_3AlC_2陶瓷,然后以59.2Ti-30.8Al-10Ti_3AlC_2(质量分数,下同,%)为反应体系,采用放电等离子烧结技术制备Ti_2AlC/Ti Al基复合材料。借助XRD、SEM分析产物的相组成和微观结构,并测量其室温力学性能。结果表明:原位热压烧结产物由Ti_3AlC_2和TiC相组成,Ti_3AlC_2呈典型的层状结构,TiC颗粒分布在其间;SPS法制备的Ti_2AlC/Ti Al基复合材料主要由Ti Al、Ti_3Al和Ti_2AlC相组成,Ti_2AlC增强相主要分布于基体晶界处,发挥了晶界/晶内内生型强化相的增强作用。力学性能测试表明:Ti_2AlC/Ti Al基复合材料的密度、维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为3.85 g/cm~3、5.37 GPa、7.17 MPa·m~(1/2)和494.85 MPa,穿晶、沿晶及层状撕裂等混合断裂特征对改善性能发挥了重要作用。     

阳极氧化Ti_3SiC_2制备纳米孔阵列

以NH4F和乙二醇为电解液,采用阳极氧化法在Ti_3SiC_2表面制备纳米多孔结构,研究阳极氧化电压、电解液浓度和氧化时间对纳米多孔结构形成的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对纳米多孔结构进行表征。结果表明:孔径随着氧化电压的升高而增大,且延长氧化时间有利于制备孔径均匀的纳米孔;Ti_3SiC_2试样经阳极氧化后除含有Ti、Si、C元素外,还含有O元素,且以TiO_2的形态存在。     

SPS烧结诱发自蔓延反应制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料

采用3Ti/Si/2C单质粉末为结合剂原料,添加适量的金刚石,通过放电等离子烧结诱发自蔓延反应快速制备Ti_3SiC_2-金刚石复合材料。研究保温时间对复合材料的基体构成和显微形貌的影响。结果表明:3Ti-Si-2C试样经SPS加热,在1170℃左右发生自蔓延反应,形成Ti_3SiC_2相;产物的主要生成相为Ti_3SiC_2、Ti5Si3和TiC;在1500℃得到的试样中,Ti_3SiC_2含量较高,原料反应较充分;在1500℃烧结含金刚石质量分数10%的粉末,得到的试样主相为Ti_3SiC_2与TiC,同时含有少量的Si、SiC与金刚石;保温1min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较高,Ti_3SiC_2相发育成板条状晶粒,与金刚石结合良好;保温5min后得到的试样中Ti_3SiC_2含量较低,基体主要由大量的TiC颗粒组成,同时金刚石发生严重石墨化,与基体间形成了较厚的过渡层。     

多孔Ti_3SiC_2金属间化合物的制备

Ti3SiC2金属间化合物综合了金属和陶瓷诸多优异性能,具有低密度、高弹性模量、高强度和高稳定性,同时表现出良好的塑性,是热和电的良导体,易于机械加工,抗热震性优良。为制备Ti3SiC2多孔材料,系统研究了Ti3SiC2浆料的性质,通过水解和电动力学实验研究,结果表明,未添加分散剂的Ti3SiC2悬浮液在pH=4~11范围内很难保持浆料的稳定性。添加干粉质量分数为1%和1.5%的PEI可使Ti3SiC2悬浮液在pH=4~8范围内具有很高的稳定性。并在此工作的基础上,以聚氨酯海绵为模板,采用有机浸渍法及随后的高温煅烧获得了Ti3SiC2多孔材料。     

添加Al_2O_3对Ti_3SiC_2复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2-Al2O3复合材料,研究热压温度和Al2O3含量对Ti3SiC2-Al2O3复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:采用反应热压烧结,可以在1450℃烧结得到致密度高、性能良好的Ti3SiC2-Al2O3复合材料。添加Al2O3可以起到第二相增强的作用,从而提高材料的强度。随着添加量的增加,复合材料的力学性能先提高后降低,当Al2O3添加量为20%(质量分数)时断裂韧性达最大值(7.10 MPa-m1/2),当Al2O3添加量为30%时抗弯强度达最大值(512 MPa)。Al2O3在高温下与TiO2反应生成具有耐高温和高抗热震性能的Al2Ti O5,可以有效提高Ti3SiC2基复合材料高温抗氧化性能。     

TiC-Ti-Al-CNTs体系原位制备Ti_2AlC增强钛铝基复合材料

利用TiC-Ti-Al-CNTs体系的原位热压技术制备Ti2AlC增强的钛铝基复合材料。借助XRD和SEM分析不同配方对应产物的相组成、显微结构及性能。结果表明,由于CNTs的掺杂消耗了Ti,导致形成的产物组成不同。对于Ti2AlC/TiAl基复合材料,Ti2AlC增强相呈颗粒状分布,Ti2AlC含量低时,综合性能较好;对于Ti2AlC/TiAl3基复合材料,由于形成了搭接层状结构,弯曲强度和断裂韧度分别为290.97MPa和5.08MPa·m1/2,较TiAl3合金分别提高了79.62%和154%。     

挤压法制备Al_2O_3/Al铝基复合材料的组织及性能

使用挤压法制备不同含量的微米(5μm)及纳米(30 nm)Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料,采用SEM和EDS对其微观组织进行观察和分析,并对其力学性能进行检测。结果表明:单加微米颗粒时,颗粒分布较为均匀;同时加入纳米颗粒时,组织中出现团聚现象。从其力学性能方面看,不同粒径的颗粒作为增强剂比单一粒径颗粒增强的铝基复合材料拉伸性能好。单一Al_2O_3(5μm)增强颗粒在10 wt%时拉伸性能为161 MPa达到最佳,而混合颗粒最佳组合为10 wt%Al_2O_3(5μm)+4wt%Al_2O_3(30 nm),其拉伸性能达到(174 MPa),较单一颗粒增加8.1%。混合颗粒的添加在改善复合材料的力学性能方面起到一定的作用。     

通过基体合金化制备界面相容的Al2O3p/Al颗粒增强铝基复合材料

本文提出了通过基体合金化改良Ａｌ２Ｏ３/Ａｌ界面润湿的思路．添加元素Ｍ必须满足以下两个条件:(１)液态金属表面能γＭ＜γＡｌ;(２)氧化物Ｇｉｂｂｓ形成能△ＧＭｘＯｙ＜△ＧＡｌ２Ｏ３,并在实验中得到验证．Ｍｇ是良好的润湿增强剂．而且随Ｍｇ含量的增加,浸润效果增强．Ｂｉ、Ｐｂ和Ｌｉ合金化在Ｍｇ的基础上进一步加强润湿、但Ｃｕ的加入效果相反．在Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ复合材料中,Ｍｇ偏析到界面．且在一定条件下生成界面反应产物ＭｇＡｌ２Ｏ４,但是在Ａｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料中富集Ｂｉ和Ｐｂ的纳米颗粒存在于增强体之间或增强体内部孔隙．讨论了０．５μｍ或４μｍ Ａｌ２Ｏ３/６０６１Ａｌ和４μｍＡｌ２Ｏ３/６２６２Ａｌ复合材料的力学性能与微观结构．     

三元化合物Ti_3SiC_2的研究进展

三元化合物Ti_3SiC_2属六方晶体结构,空间群为P63/mmc。本文介绍了Ti_3SiC_2的结构、制备方法及其应用。三元化合物Ti_3SiC_2具有许多优异的特性,尤其是自身良好的自润滑性与机加工性能,这使得它具有广阔的应用前景。     

Ti_2AlC/TiAl基复合材料的制备及其力学性能

以Ti-Al-Ti_3AlC_2为反应体系,采用真空热压技术(1100℃×1 h)制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM等测试手段分析相组成以及微观结构,并测量其密度、维氏硬度、抗弯强度、抗压强度和断裂韧性等室温力学性能。结果表明,产物主要由TiAl、Ti_2AlC和Ti_3Al相组成。利用Ti_3AlC_2分解反应原位自生的Ti_2AlC增强相主要分布于基体晶界处,部分钉扎于晶内,且随着Ti_2AlC生成量的增大,团聚现象加剧。室温力学性能测试表明,Ti_2AlC/TiAl基复合材料的力学性能明显优于单相TiAl材料,当Ti_3AlC_2掺杂量为10 mass%时,综合性能较好,密度、硬度、抗弯强度、抗压强度和断裂韧性分别为3.97 g/cm~3、4.82 GPa、488.61 MPa、1340 MPa和5.68 MPa·m~(1/2)。断裂机制主要表现为沿晶断裂、穿晶断裂、裂纹偏转与桥联;颗粒相增韧、裂纹偏转与桥联以及层状增韧是主要的增韧方式。     

气压浸渗法制备Al2O3短纤维增强铝基复合材料

利用自行设计的试验装置采用气压浸渗法成功制备出Al2O3短纤维增强铝基复合材料,对金相组织和硬度进行了分析,得出了温度、体积分数、压力对浸渗的影响结果.证明了气压制备短纤维铝基复合材料的可行性.     

半固态制备Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对组织及性能影响

以Ti_3SiC_2粉末为增强体,Al-4Si合金作为基体,通过半固态工艺制备了5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等研究了半固态制备5%(质量分数)Ti_3SiC_2/Al-4Si复合材料的界面反应对其组织及性能的影响。结果表明,在半固态制备过程中Ti_3SiC_2与Al-4Si基体发生界面反应生成了Al_3Ti、TiC、Al_4C_3物相,Al_3Ti及TiC颗粒分布在晶界处;复合材料硬度约为46.8 HV0.3,相比Al-4Si基体合金硬度略微提高;与Al-4Si基体合金相比,界面反应产生的第二相颗粒显著改善复合材料的摩擦学性能,摩擦系数为0.263,磨损量为0.0069 g。     

Al3Ti/7075铝基复合材料磨损性能研究

研究了超声原位制备的Al3 Ti/7075铝基复合材料在不同载荷和滑动摩擦速度下的干摩擦磨损性能.采用SEM对磨损面和磨屑显微组织进行观察与分析,讨论了不同载荷下材料的磨损机制.结果表明:基体和复合材料磨损质量损失随着滑动摩擦速度和载荷的增加而增加.基体和复合材料都是从轻微磨损向严重磨损转化.当载荷为10～30N时,基...