放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2导电陶瓷及性能表征

以Ti粉、Si粉和C粉为反应原料,采用机械合金化和放电等离子制备Ti_3Si C2导电陶瓷块体材料,并对试样进行性能表征。研究表明:随着烧结温度的提升,块体的相对密度和硬度随之增加,当烧结温度为1100℃时,块体的相对密度约为98.9%,当温度继续提升时,Ti_3Si C2开始分解,致使块体相对密度下降;烧结温度为1300℃时,块体硬度值达到最佳值,约为6.7 GPa。     

放电等离子烧结制备Al/Ti_3SiC_2复合材料

以三元导电陶瓷Ti_3SiC_2作为增强相,金属Al为基体,采用放电等离子烧结法在500℃温度下烧结制备Al/Ti_3SiO_2复合材料,研究增强相Ti_3SiC_2添加含量对Al/Ti_3SiC_2复合材料的密度、硬度和摩擦磨损性能的影响。通过研究发现:在烧结温度500℃的条件下,可以制备出性能优异的Al/Ti_3SiC_2复合材料,复合材料的相对密度、硬度和摩擦系数都随着的Ti_3SiC_2含量增加呈现先减小后增加的趋势,当Ti_3SiC_2添加含量为5%时,Al/Ti_3SiC_2复合材料的相对密度为99.6%,硬度为28.2,摩擦系数为0.31。     

新型层状陶瓷Ti_3SiC_2的研究进展

新型层状陶瓷Ti3SiC2兼有金属和陶瓷的许多优良性能,具有高的热导率和电导率,易加工,同时具有良好的抗热震性、抗氧化性和高温稳定性。本文从层状陶瓷Ti3SiC2制备方法、结构和性能等方面进行综述,并对其应用前景进行展望。     

原料体系对热压烧结制备Ti_3SiC_2材料的影响

以Ti/Si/C,Ti/SiC/C和Ti/Si/TiC粉为原料体系,采用真空热压烧结制备纯样Ti_3SiC_2,通过XRD和SEM研究了不同原料体系和烧结温度对试样相组成、致密度及显微结构的影响。研究表明:烧结温度为1550℃时,Ti/Si/TiC体系制备的纯样Ti_3SiC_2主晶相为Ti_3SiC_2,第二相为TiC,Ti_3SiC_2相含量为94%,为各试样中最高,Ti_3SiC_2材料较其他试样致密且Ti_3SiC_2晶粒发育成均匀良好的板状晶粒,粒径约为20μm;制备纯度较高的Ti_3SiC_2材料需要提高Ti/Si/C,Ti/SiC/C原料体系的烧结温度。     

高能球磨和热压烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复相陶瓷及其性能

以Ti,Si和C粉为主要原料,利用高能球磨及热压烧结制备了SiC/Ti3SiC2复相陶瓷。研究了工艺条件尤其是烧结温度和压力对合成产物相组成、微观结构及性能的影响,并结合X射线衍射、扫描电镜等检测结果探讨了Ti-Si-C体系反应合成机理。结果表明:通过高能球磨18h,在25MP和1300oC热压,可得到均匀、致密的SiC/Ti3SiC2复相陶瓷材料。Si含量对SiC/Ti3SiC2材料的相组成及性能有较大影响。起始原料中的Ti,Si,C和Al的质量比为3:1.2:2:0.2时,材料性能提高明显,其弯曲强度、断裂韧性、密度和相对密度分别为526.65MPa,8.67MPa·m1/2,4.058g/cm3,89.78%。显微结构的观察表明,SiC/Ti3SiC2复合材料的断裂具有沿晶和穿晶混合断裂特征。SiC颗粒增韧抑制了微裂纹在Ti3SiC基体中的扩展。     

热压烧结制备高致密度B4C陶瓷及其致密化

以B4C粉末为原料,以酚醛树脂热解碳为烧结助剂,采用真空热压烧结工艺制备出高致密度的B4C陶瓷材料,探讨了酚醛树脂含量和烧结温度对材料致密化的影响,对比分析了纯B4C和掺碳B4C的热压烧结致密化过程.研究显示,烧结温度的升高有利于材料的致密化,酚醛树脂的添加则显著活化了B4C的烧结.实验条件下酚醛树脂的最优添加量为3％（质量分数）,烧结过程中热解碳固溶于B4C晶格,显著加速了其在1600℃至1800℃区间的致密化速率.     

放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm~3,硬度高达2400HV。     

高性能陶瓷材料Ti_3SiC_2的研究进展

新型层状陶瓷Ti3SiC2兼有金属和陶瓷的许多优良性能,具有高的热导率和电导率,易加工,同时具有良好的抗热震性、抗氧化性和高温稳定性。从层状陶瓷Ti3SiC2的制备方法、结构性能等方面进行了综述,对其应用前景进行展望。     

真空烧结法层状Ti_3SiC_2材料的制备研究

将Ti_3SiC_2相结构中的"Si"层选择性抽离后所得到的二维结构Ti_3C_2材料具有很多类似于石墨烯的优异性能,如具有很好的稳定性,很高的弯曲强度和弹性模量,良好的电学性能和铁磁性,同时还保持着Ti_3SiC_2相材料的特性,如良好的抗氧化性能,很高的热稳定性等。这些优异的性能和独特的结构使得Ti_3SiC_2材料在锂电池电极材料、超级电容器、刹车盘材料等领域有着广阔的应用前景。本研究利用从太阳能硅片切割废砂浆中分离提纯出的硅粉和碳化硅粉,结合钛粉和石墨粉为原料并添加铝粉作为烧结助剂,通过机械合金化将原料进行混合,在不同原料配比下采用真空烧结法制备出锂离子电池负极材料层状Ti_3SiC_2,利用XRD和SEM对样品的结构和形貌进行表征,讨论了原料配比对合成Ti_3SiC_2材料的影响,优化了原料配比的最佳工艺参数。     

Ti_3SiC_2耐氢氟酸腐蚀性研究

在Ar气氛中,以TiH_2/Si/2Ti C复合粉体为原料,利用无压烧结技术在1500°C下保温3 h成功制备出高纯Ti_3SiC_2,并利用氢氟酸对Ti_3SiC_2粉体进行刻蚀,研究其耐腐蚀性。XRD检测结果表明,在常压下Ti_3SiC_2样品经氢氟酸腐蚀前后的物相没有发生变化,且不随反应时间和温度的变化而发生变化。但是,扫描电镜图片显示样品中存在一些二维片层和腐蚀孔洞,这表明HF与Ti_3SiC_2发生了部分刻蚀反应。由于Ti_3SiC_2与酸的反应活性依赖于Si与酸的反应活性,而Si与HF在常压下反应较慢,因此Ti_3SiC_2与HF反应较困难。然而,Ti_3SiC_2与HF在180°C水热条件下则能完全反应,晶体结构遭到破坏,这表明Ti_3SiC_2在常温常压下对HF具有良好的耐腐蚀性,而在水热条件下Ti_3SiC_2易受HF的腐蚀。     

Al对机械合金化合成Ti_3SiC_2导电陶瓷的影响

以Ti粉、Al粉、Si粉和C粉为反应原料,按着3Ti/Si/2C/x Al(x=0,0.1,0.2,0.3)化学计量,利用机械合金化工艺合成Ti_3SiC_2导电陶瓷,并研究Al含量对球磨合成Ti_3SiC_2含量的影响。研究表明:添加适量的Al可以显著促进Ti_3SiC_2的合成,当x=0.1时,球磨产物中粉体和块体中Ti_3SiC_2的含量分别达到76.8 wt%和85.9 wt%,但Al含量过多时,球磨产物中Ti_3SiC_2的含量则会下降。     

机械合金化制备Ti_3AlC_2导电陶瓷

以Ti、Al、C单质粉体为实验原料,掺杂适量的Si元素,采用高能球磨机制备Ti_3AlC_2导电陶瓷粉体,研究球磨转速和原料配比对合成Ti_3AlC_2导电陶瓷的影响。研究表明:在球磨转速为550 r/min,球料比5∶1和球磨时间3 h的球磨工艺下,可成功制备出Ti_3AlC_2含量为92.4 wt%的混合粉体,通过增加适量Al元素可以促进Ti_3AlC_2的合成;原料粉体按3Ti/1Al/0.1Si/1.8C的化学计量比进行机械合金化,所得粉体中Ti_3AlC_2的含量高达95.1 wt%,并且Si原子替代部分Al原子而形成Ti_3Al(Si)C_2固溶体。     

铝添加量对烧结合成Ti_3SiC_2的影响及其耐蚀性研究

通过在无水乙醇中机械搅拌钛粉、硅粉、石墨粉和铝粉进行混料,采用无压烧结法制备了Ti_3SiC_2。研究不同添加量的铝粉对制备Ti_3SiC_2产物的物相和形貌的影响,同时研究了制备出的Ti_3SiC_2粉末在室温和高温条件下氢氟酸溶液中的反应行为。结果表明,反应原料中铝粉的加入有利于缓和反应过程中的热波动,铝粉吸热熔化后形成的熔池有利于降低反应的起始温度,使原料粉末充分反应,降低反应过程中形成的碳化钛杂质含量,促进Ti_3SiC_2的合成和纯度的提高。合成的Ti_3SiC_2在室温和100℃的氢氟酸溶液中具有一定的耐腐蚀性,在180℃的氢氟酸溶液中,Ti_3SiC_2发生结构和形貌转变,生成碳化硅和氟化铝立方体。     

Ti_3SiC_2及其复合材料的研究现状及发展趋势

介绍了Ti3 SiC2陶瓷材料的微观结构与性能,认为该材料良好的综合性能有望解决 陶瓷材料的脆性问题。并概述了Ti3SiC2及Ti3SiC2基复合材料各种制备方法的特点和研究状 况、应用前景和发展趋势。     

无压烧结制备高纯层状Ti_3AlC_2材料的研究

利用钛粉、铝粉和石墨粉混合作为原料并添加少量低熔点元素——锡粉以改变烧结温度和铝含量,采用无压烧结技术在烧结温度为1 400℃,原料Ti/Al/C的摩尔比为3∶1.2∶2下制备出三元Ti_3AlC_2材料。通过X射线衍射仪表征其结构,获得的Ti_3AlC_2的纯度为96.7%,利用场发射扫描电子显微镜研究观察其微观形貌为典型的层状结构。为进一步合成锂离子电池负极材料MXene相Ti_3C_2提供基础。     

Ti_3SiC_2可加工材料的研究现状

Ti3SiC2陶瓷具有很好的高温强度、热稳定性和耐腐蚀性能,同时它还具有很好的导电、导热能力,优良的可加工性,又具备金属良好的高的抗氧化性、抗热震性和高温塑性、良好的自润滑性。本文对其结构、性能以及制备方法和应用前景进行了综合评述。     

Ti_3SiC_2结合立方氮化硼超硬复合材料的制备与微观结构

以Ar气氛保护管式炉常压合成的Ti3SiC2粉体和商业立方氮化硼微粉为原料,采用六面顶压机,在4.5GPa、1 050℃保温10min的条件下制备出Ti3SiC2结合立方氮化硼超硬复合材料。用扫描电子显微镜观察了复合材料的微观结构,用X射线衍射和电子能谱分析样品的结构和成分。结果表明:立方氮化硼颗粒均匀地分布在基体中,且两者界面结合良好;磨损实验之后,立方氮化硼颗粒仍然与基体结合良好。复合材料基体主要成分为Ti3SiC2以及少量TiC作为第二相。用气氛保护管式炉不能在常压条件下制备这种复合材料,主要原因不是立方氮化硼在常压条件下的高温相变,而是Ti3SiC2在氮化硼存在时的高温分解。     

ZrB_2-YAG陶瓷的烧结致密化

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体,对其进行放电等离子烧结以提高ZxB2陶瓷的烧结致密度.用扫描电镜观察试样的显微结构,用X射线衍射仪对试样进行物相分析.结果表明:包覆犁粉体在700～1 000℃时出现1次大的收缩,然后出现1个不收缩的平台,当温度达到1 100℃之后出现第2次收缩.适宜制备高致密的ZrB2-钇铝石榴石(yttrium aluminium garnet,YAG)陶瓷的工艺条件为;烧结温度为1 700℃,烧结压力为20MPa,保温时间为4min,YAG的添加量为30%(质量分数),所制备的ZrB2-YAG陶瓷相对密度大于95%.     

Sm_2O_3烧结助剂反应烧结制备β-SiAlON陶瓷

由于良好的高温强度、抗氧化性、抗腐蚀性能和耐磨性能,β-SiAlOH陶瓷具有高温结构材料的潜在用途,传统的β-SiAlON的制备主要以昂贵的Si3N4为原料,高成本限制了其在工业中的广泛应用。本研究使用廉价的Si粉和Al2O3粉作为原料,通过反应烧结法和后续的高温烧结结合,制备β-SiAlON陶瓷,Sm2O3作为烧结助剂。经过1600℃高温烧结后即可获得了致密的β-SiAlON基体。β-SiAlON的晶粒形貌受烧结剂种类的影响很大,尽管没有添加烧结助剂的试样依然可以获得β-SiAlON相,但是,晶粒形貌为等轴状,且基体多孔。经过Y2O3和Sm2O3分别作为烧结助剂烧结过的β-SiAlON基体致密,晶粒形貌均为高长径比的柱状晶,使用了Sm2O3烧结助剂的β-SiAlON陶瓷,晶粒的长径比高于Y2O3烧结助剂的长径比,这种晶粒形貌有利于陶瓷力学性能的提升。