Ti3AlC2颗粒含量对Ti3AlC2/ZA27 复合材料性能的影响

通过无压烧结技术和机械合金化技术,在烧结温度为870 °C,保温时间为2.5h的工艺条件下,制备了四种不同体积含量的Ti3AlC2 颗粒含量的Ti3AlC2/ZA27复合材料。研究了Ti3AlC2 颗粒含量对Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度,密度,拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明界面处的微弱的化学反应有助于提高复合材料的界面结合能力,进而提高Ti3AlC2 /ZA27复合材料的机械性能。此外,随着Ti3AlC2 颗粒含量增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度都随之增大,这主要归因于纳米尺度的Ti3AlC2颗粒的弥散增强结果。然而,随着Ti3AlC2 颗粒的增加到40 vol. %, 由于孔隙的增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度又出现下降。对比制得的四种Ti3AlC2 /ZA27复合材料,30Ti3AlC2/ZA27复合材料拥有最大的抗拉强度、抗弯曲强度以及维氏硬度,分别为310 MPa,528 MPa 和1.24 GPa. 这些优异的性能除了归因于良好的界面结合,还归因于Ti3AlC2颗粒的细晶强化和弥散强化作用。     

烧结温度对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响

以Ti_3AlC_2粉和锌铝合金ZA27粉作为原料,采用行星球磨混料和气氛保护烧结工艺制备了Ti_3AlC_2颗粒增强ZA27复合材料,重点研究了烧结温度对复合材料的相组成、力学性能和显微组织的影响。结果表明,随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和抗拉强度都增大,且在870℃时抗弯强度和抗拉强度都达到最大值,分别为592和324 MPa。该温度下Ti_3AlC_2与ZA27之间发生了微弱的化学反应,有利于改善基体与颗粒增强相之间的界面结合效果。     

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。     

Ti_3AlC_2与Cu合金的电弧焊接

采用无焊料电弧焊方法对Ti_3AlC_2陶瓷与Cu(Mg)合金进行焊接.观察分析了接头组织结构和物相组成,测试了焊接试样的弯曲强度.结果表明,Ti_3AlC_2陶瓷和Cu(Mg)合金之间具有良好的可焊接性.在适当的焊接工艺下,接头具有典型显微结构:在靠近Cu(Mg)合金的区域,自生成的细小TiCx颗粒均匀弥散在Cu(Ti, Al, Mg)合金网络内;在靠近Ti_3AlC_2陶瓷的区域,形成TiC_x相与Cu(Ti, Al, Mg)合金相交替层叠的特殊结构.焊接试样的断裂发生在Ti_3AlC_2陶瓷部分,表明接头的抗弯强度高于被焊接的Ti_3AlC_2陶瓷材料.     

Ti_3AlC_2材料的反应合成及其烧结行为（英文）

以Ti,Al和TiC为原材料,用无压煅烧合成法制备三元化合物Ti_3AlC_2。详细讨论了煅烧温度和铝含量对多晶Ti_3AlC_2纯度的影响。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和场发射透射电镜研究了粉末材料的组织结构、晶粒大小、层板厚度和选区电子衍射花样。结果表明1300℃是合成Ti_3AlC_2粉末的最佳煅烧温度,1:1.2:2是Ti/Al/TiC原材料的最佳摩尔比。用热压法制备了不同烧结温度下的Ti_3AlC_2块体试样,在1300℃热压制备的Ti_3AlC_2块体的相对密度可达99.9%,其维氏硬度和三点抗弯强度分别为5.7 GPa和630 MPa。通过场发射扫面电镜观察材料的断口形貌,进一步分析了Ti_3AlC_2块体材料的强化机理。     

Al/TiO_2/TiC体系原位合成Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的反应机理

通过分析机械球磨Al/TiO_2/TiC复合粉末的放热反应及原位合成动力学,确定Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料的合成路径。在此基础上,结合球磨后复合粉末的微观形貌和物相演变分析,提出复合材料的原位合成机理。结果表明:复合材料原位合成过程中存在中间产物TiO和TiC_x;机械球磨形成的"核壳结构"对原位合成组织细小均匀的Ti_3AlC_2/Al_2O_3/TiAl_3复合材料至关重要。     

燃烧合成Ti_3AlC_2及其热稳定性

采用燃烧合成技术,通过改变Ti、Al和C 3种粉末的比例制备出高纯度的Ti_3AlC_2块体材料,并对其在氩气中的高温热稳定性进行了研究.X射线衍射(XRD)表明合成产物除了含有Ti_3AlC_2外,还含有少量TiC和Ti-Al金属间化合物,经k值法计算得Ti_3AlC_2最高含量为96.7%.耦合等离子-原子发射光谱(ICP-AES)结果表明最高纯度的合成产物中Ti、Al质量分数分别为74.2%和13.7%,与Ti_3AlC_2中Ti和Al含量十分接近.利用SEM对燃烧产物断口进行了观察,发现明显的层片状结构.热重-差热(TG-DTA)结果表明燃烧合成的高纯Ti_3AlC_2在加热过程中没有明显的热效应,说明合成的产物处于近似平衡状态.Ti_3AlC_2的分解温度在1370 ℃左右,同时由于氧化作用而导致试样质量略有增加.     

受电弓材料Ti_3AlC_2和Cu-Ti_3AlC_2的电弧烧蚀性能对比（英文）

经过2,5,7,9 kV放电电压作用后,分析了受电弓材料Ti_3AlC_2和Cu-Ti_3AlC_2的电弧烧蚀性。Cu-Ti_3AlC_2材料的电弧寿命和击穿电流都比Ti_3AlC_2的低。用高速摄影机记录2种材料的电弧形态。结果表明,Ti_3AlC_2上的电弧要比Cu-Ti_3AlC_2的电弧更加集中,伴随着更多的液滴飞溅。采用扫描电镜(SEM)观察了被侵蚀的2种材料表面情况。和Cu-Ti_2AlC_2的表面相比,Ti_3AlC_2的表面更加不均匀,表面覆盖有"孔洞","显微裂纹"和"飞溅物"。计算了不同电压下的电弧能量,在相同电压下,Cu-Ti_3AlC_2材料的电弧能量小于Ti_3AlC_2材料。采用拉曼光谱法测定了被烧损样品表面的成分。实验表明,Cu-Ti_3AlC_2更适合于做受电弓材料。     

钢管陶瓷内衬Ti_3AlC_2的耐磨性研究

研究了钢管陶瓷内衬Ti_3AlC_2的耐磨性能。试验结果表明:在摩擦过程中,摩擦产生的摩擦热使Ti_3AlC_2摩擦表面分解、氧化生成由Ti、Al、Fe和O组成的非晶态氧化物,这层氧化物起到了一定的润滑作用,在高的法向载荷或速度下,随着氧化物生成量的增加,Ti_3AlC_2材料的摩擦因数减小,主要是Ti_3AlC_2氧化层磨损,这种磨损方式保护了Ti_3AlC_2基体材料,因此以Ti_3AlC_2作为钢管陶瓷内衬材料将能够很好地保护钢管基体,延长钢管的使用寿命。     

热等静压原位生成Al_2O_3颗粒强化Ti_4AlN_3复合材料

利用Al_3Ti/Ti N纳米复合粉体在1280℃/150 MPa/1 h热等静压条件下,制备出Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料。利用XRD、SEM和TEM研究复合材料的形貌及成分。研究表明,复合材料主要由片层结构的Ti_4Al N_3基体和Al_2O_3颗粒增强相组成。Ti_4Al N_3基体的平均晶粒尺寸为7μm;Al_2O_3颗粒的弥散分布,形状不规则,粒度在1~3μm,体积分数约为27%。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料的强化机制为细晶强化和第二相粒子强化。Al_2O_3/Ti_4Al N_3复合材料与单相的Ti_4Al N_3材料相比,显微硬度从2.5GPa提高到6.7 GPa,室温下最大抗压缩强度从450 MPa提高到1 800 MPa,最大压缩应变由4%提高到6.2%。     

SPS法制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料的力学性能

采用放电等离子技术(SPS),利用Ti-Al-Ti_3AlC_2体系的原位反应制备Ti_2AlC/TiAl基复合材料。借助XRD、SEM和OM分析其组成及显微结构。结果表明,1100℃烧结后,Ti_3AlC_2全部转化为Ti_2AlC。产物由TiAl、Ti3Al和Ti_2AlC相组成。Ti_2AlC呈颗粒状分布于基体晶界处,部分钉扎于晶内。当Ti_3AlC_2掺杂量为10%时,综合力学性能最佳,维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别达到了4.9 GPa、7.41 MPa·m1/2和699.9 MPa,较TiAl合金有较大提升。     

Ti_3C_2 MXene填充环氧树脂复合材料摩擦学性能研究

该工作通过氢氟酸溶液刻蚀MAX相粉末(Ti_3AlC_2)制备得到了具有"手风琴"形貌、粒径在2～6μm、质量良好的Ti_3C_2MXene。采用溶液共混法,将Ti_3C_2MXene用作填料,制备了环氧树脂复合材料,研究了其摩擦磨损性能,探讨了其性能改善机理。结果表明:Ti_3C_2MXene的引入,增强了复合材料的硬度,改善了其摩擦磨损性能。随着填料含量的增加,摩擦系数和磨损率都呈现出先下降后增加的趋势。填料含量为0.25%的环氧复合材料的磨损率为最低(5.13×10~(-5)mm~3/mN),比纯环氧树脂降低了80%。当含量为0.5%时,Ti_3C_2/环氧复合材料的摩擦系数为最低(0.21),比纯环氧树脂降低了70%。Ti_3C_2/环氧复合材料由于Ti_3C_2MXene的引入,其硬度得到提高。随着填料含量的增加,硬度逐渐升高。当填料含量为1.0%时,复合材料硬度达最大值,比纯环氧树脂提高了29.4%。     

Cu包覆Ti_2AlC复合粉体及其增强铝基复合材料的制备

采用机械合金化的方法,以Cu和Ti_2AlC粉作为原料,制备了Cu包覆Ti_2AlC复合颗粒。研究了Cu、Ti_2AlC体积比和球磨时间对包覆效果的影响,并将包覆颗粒与Al粉混合后采取干压成型、无压气氛保护烧结的方法制备了Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料。实验结果表明,Cu体积含量为30%,球磨时间为10 h时,能制备出包覆效果良好的复合颗粒;球磨的高能量使Cu和Ti_2AlC在垂直于Ti_2AlC c轴方向发生机械合金化,从而使得Cu的包覆较为牢固;Cu包覆Ti_2AlC增强铝基复合材料的烧结产物主要为Ti_3AlC2、Al、Al_2Cu、Al_3Ti和Al_2O_3,其复合材料较为致密,增强颗粒分布较为弥散。     

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。     

Ti_2AlC/TiAl基复合材料的制备及其力学性能北大核心CSCD

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。     

Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料700~1000℃的循环氧化行为

研究了Ti_3AlC_2-Al_2O_3/TiAl_3复合材料在700~1000℃温度区间内的循环氧化行为,探讨了多相条件下的循环氧化机理。结果表明,复合材料具有优异的高温循环氧化性能,在700~900℃温度区间只能生成单一的Al_2O_3膜,而在1000℃下氧化膜主要为Al_2O_3和金红石型Ti O_2的混合物。由于复合材料的多相贯穿结构及Ti_3Al C_2相的选择性氧化,最终的氧化产物具有明显的多孔特征。     

Al2O3弥散强化铜/铬复合材料的强化机理

采用简化内氧化-真空热压烧结新工艺制备了不同氧化剂Cu2O含量的Al2O3弥散强化Cu-Al2O3/Cr复合材料,考察了塑性变形和氧化剂含量对抗拉强度和显微硬度的影响,并通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析了其微观组织,在此基础上综合分析了该复合材料的强化机理,并定量计算了各种强化因素的增强效果.结果表明:简化内氧化-真空热压烧结新工艺成功制备了基体晶粒细小的Cu-Al2O3/Cr复合材料;氧化剂Cu2O含量为5％时Cu-Al2O3/Cr复合材料的抗拉强度和硬度较高,且均随着变形量的增加而增加;细小的Al2O3颗粒的弥散强化和Cr颗粒相的聚集强化是该复合材料强化的主要原因,形变强化对其强化有一定贡献.     

分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料

研究了采用分步法制备MoS_2/Ti_3SiC_2层状复合材料的工艺,其制备过程分2步进行。首先制备Ti_3SiC_2高纯粉,再在1400℃,30MPa条件下热压烧结制备MoS_2/Ti_3SiC_2层状复合材料。其MoS_2含量分别为2%,4%,6%,8%(w/%)。用XRD分析比较4种不同MoS2含量的烧结试样的相组成,并测试维氏硬度和电导率。实验结果表明,当MoS_2含量为4%时,MoS_2/Ti_3SiC_2烧结试样的硬度达到7.83GPa,且电导率达到10.05×106S·m-1。MoS_2含量再增加时,烧结试样的硬度有所增大,但电导率有所下降。     

Ti_2AlN-La_2O_3/Cu复合材料的界面反应与性能

采用粉末冶金法制备了以Ti2AlN和La2O3为增强相的新型铜基复合材料。研究了Ti2AlN与Cu界面反应及其对复合材料性能的影响。结果表明:Ti2AlN颗粒化学镀铜后改善了铜与Ti2AlN的界面结合情况,形成了宽度为20 nm左右的过渡区。在880~940℃的烧结温度范围内,增强相与基体的界面发生化学反应,生成了Cu(Al)固溶体与TiNx,在显著提高复合材料强度的同时,降低材料的导电性。另外,La2O3纳米颗粒分布在铜基体内,对材料起到弥散强化的作用。     

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。