热压烧结添加MoS2的Ti3SiC2复合陶瓷及性能

利用热压烧结工艺(Hot-Pressing Sintering HP)制备不同MoS2质量含量的Ti3SiC2复合陶瓷,并研究其性能.研究表明,在烧结温度为1 400℃,30 Mpa压力,保温60 min的条件下,Ti3SiC2复合陶瓷烧结体的相对密度达99%以上.在Ti3SiC2中添加MoS2能大幅提高材料的性能,当MoS2含量为4 w%时,Ti3SiC2复合陶瓷的显微硬度达到7.83 Gpa,同时它的电导率达到10.05×10#S·m-1.在载荷为38 N和转速为400 r/min下,Ti3SiC2复合陶瓷在干摩擦和油润滑两种摩擦条件下的摩擦系数分别为0.176～0.283和0.062～0.134,并且试样的磨损率分别为2.657×10-6 mm3·N-1·m-1和1.968×10-7 mm3·N-1·m-1,比单相Ti3SiC2陶瓷的磨损率(9.9×10-5 mm3·N-1·m-1)小.     

MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的制备

采用热压烧结方法制备MoS2/Ti3SiC2(MoS2质量分数为2%)的层状复合材料.研究了不同烧结温度对烧结试样性能的影响.研究表明,在1 400℃,30 MPa压力和保温2 h条件下,可以得到致密度达99%以上的MoS2/Ti3SiC2复合材料;在Ti3SiC2中添加MoS2后,烧结温度越高维氏硬度越大;在1 400℃,烧结试样维氏硬度达6 220 MPa,高于纯Ti3SiC2材料的4 000 MPa;MoS2有良好的导电性能,使得烧结试样的电导率比较高,在1 400℃,烧结试样电导率达9.68×106 S·m-1,是纯Ti3SiC2材料的2倍.     

分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料

研究了采用分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的工艺,其制备过程分2步进行.首先制备Ti3SiC2高纯粉,再在1 400℃,30 MPa条件下热压烧结制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料.其MoS2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MoS2含量为4%时,MoS2/Ti3SiC2烧结试样的硬度达到7.83 GPa,且电导率达到10.05×106 S·m-1.MoS2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.     

反应热压烧结法制备SiC/Ti3SiC2复合材料及其性能

采用反应热压烧结法制备了SiC/Ti3SiC2复合材料,研究了热压温度、SiC含量及粒度对SiC/Ti3SiC2复合材料相组成、力学性能以及应力-应变行为的影响.结果表明:热压温度影响SiC/Ti3SiC2复合材料相组成;随着热压温度的提高,复合材料的弯曲强度和断裂韧性提高;随SiC含量的增加,SiC/Ti3SiC2复...     

组分对Ti3SiC2/Cu复合材料性能的影响

用热压法制备出Ti3SiC2/Cu复合材料,对复合材料的密度、弯曲强度和电阻率进行测试,并研究了组分对材料性能影响.研究结果表明,在复合材料中Ti3SiC2体积分数为50％～70％的实验范围内,不同组分的复合材料具有不同的最佳烧结温度,烧结温度过高时会对材料性能产生不利影响.相同工艺参数下,随着铜含量的增加,复合材料的弯曲强度升高、电阻率降低.提高致密度可在提高复合材料抗弯强度的同时降低材料的电阻率.     

TiCx在Ti3SiC2母相上的析出

从ＴｉＣ和Ｔｉ３ＳｉＣ２的晶体结构出发,分析了析出的ＴｉＣｘ晶粒与Ｔｉ３ＳｉＣ２晶粒的位相匹配关系和析出行为,研究了ＴｉＣｘ晶粒的析出对Ｔｉ３ＳｉＣ２材料力学性能的影响。研究发现,ＴｉＣｘ在Ｔｉ３ＳｉＣ２的基面上析出,二者之间的界面分别为ＴｉＣｘ和Ｔｉ３ＳｉＣ２中Ｔｉ原子的密排面,而且错配度较低。从ＴｉＣｘ与Ｔｉ３ＳｉＣ２晶粒的位相匹配关系,推断出ＴｉＣｘ｛１１１｝∥Ｔｉ３ＳｉＣ２｛０００１｝、ＴｉＣｘ｛１１１｝∥Ｔｉ３ＳｉＣ２｛２０２＾－５｝、ＴｉＣｘ｛００１｝∥Ｔｉ３ＳｉＣｚ｛１０１＾－５｝。ＴｉＣｘ相的析出会降低Ｔｉ３ＳｉＣ２材料硬度和韧性。     

放电等离子烧结Ti_3SiC_2-金属复合材料摩擦学性能研究

利用粉末冶金/放电等离子烧结技术制备了添加Mo、Cu、Ag和Nb的Ti_3SiC_2基复合材料,并察了Ti_3SiC_2/Mo、Ti_3SiC_2/Cu、Ti_3SiC_2/Ag和Ti_3SiC_2/Nb复合材料的相态组成和摩擦学性能。研究表明,金属相的添加会造成Ti_3SiC_2基体不程度的分解,生成TiC、Si和钛硅化合物,其中Mo和Cu与Ti_3SiC_2中化学反应活性较高的Si生成Mo_5Si_3、(Ti_(0.8)Mo_(0.2))Si_2、MoSi_2和Cu3Si等,而Ag和Nb未发生反应,在复合物中以金属单质相存在;四种复合物的摩擦学性能均优于纯Ti_3SiC_2,其中Ti_3SiC_2/Ag和Ti_3SiC_2/Nb复合物的抗磨损性能较好;晶粒拔出脱落造成的磨粒磨损是纯Ti_3SiC_2及其复合材料的主要磨损机制,复合材料中TiC及金属硅化物等硬质相在摩擦过程中定扎了周围的Ti_3SiC_2软基体,抑制了摩擦过程中晶粒的拔出脱落,但多物相并存又使得复合物晶间结合强度降低,导致磨损率提高;复合物中金属单质Ag和Nb的存在起到了一定程度的晶间强化作用;材料转移也是造成复合物磨损率高的一个原因。     

陶瓷添加物对Ti_3SiC_2基复合材料抗氧化性的影响

为研究陶瓷添加物对Ti3SiC2基复合材料性能的影响,首先,采用反应热压烧结法制备了Ti3SiC2材料及陶瓷添加物含量均为30wt%的SiC/Ti3SiC2、Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料。然后,测试了材料的力学性能和导电性,在1 373~1 773K温度范围内对Ti3SiC2基复合材料的抗氧化性进行了研究,并对其烧结试样的物相组成和显微结构等进行了表征。结果表明:Ti3SiC2在高温氧化后的主要产物为TiO2和SiO2;氧化层分为内外2层,内层由TiO2与SiO2这2相混合组成,外层为TiO2;氧化层中存在大量显气孔,结构较为疏松,导致抗氧化性较差。与Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料相比,SiC/Ti3SiC2复合材料具有更好的抗氧化性。     

Ti_3SiC_2-Ag复合材料与不同摩擦配副的摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了Ti3Si C2-Ag复合材料,研究了其在室温下与Si3N4、Al2O3、Si C等摩擦配副对摩时的摩擦磨损性能,并与纯Ti3Si C2材料在相同摩擦配副条件下的摩擦磨损性能进行了对比。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对磨损表面的形貌组织和元素价态等进行了表征分析,并探讨了摩擦磨损机理。结果表明:摩擦配副材料的不同对Ti3Si C2-Ag复合材料的摩擦磨损行为有显著影响,Ti3Si C2-Ag复合材料与Si C和Si3N4对摩时,磨损率均较低,尽管存在晶粒拔出等机械磨损,但Ti O2和Si Ox等摩擦氧化膜的形成有效地抑制了晶粒拔出并起到了减摩作用;Ti3Si C2-Ag复合材料与Al2O3对摩时磨损率则较高,以脆性断裂、晶粒拔出为主的机械磨损是该摩擦副的主要磨损机制。Ti3Si C2材料与Si3N4和Al2O3对摩时,包含脆性断裂、晶粒拔出、脱落以及磨粒磨损在内的机械磨损是其主要的磨损机制;Ti3Si C2材料与Si C对摩时,磨损表面的塑性变形和氧化膜起到了抑制晶粒拔出的作用,使得Ti3Si C2的磨损率相对较低。     

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2材料

以铝为助剂结合放电等离子烧结工艺,在较低温度下快速制备出高纯致密Ti3SiC2块体材料.掺加适量铝能加快Ti3SiC2的反应合成,提高制备材料的纯度,并促进Ti3SiC2晶体的生长和材料的快速烧结致密.在升温速率为80℃/min,z轴压力为30MPa时,材料制备的最佳温度为1250～1300℃.所制备材料经XRD、SME和EDS分析表明不含TiC和SiC等杂质相,Ti3SiC2为5～15μm的板状结晶,断裂韧性为6.8±0.2MPa·m1/2,弯曲强度为420±10MPa.     

Tribological Behavior of Ti3SiC2—based Material

The wear and friction properties of Ti3SiC2-based materials were studied using the pin-on-disc method. The friction coefficient of Ti3SiC2-based material was not very sensitive to normal load, the steady state value, μ, increased from 0.4 to 0.5 when the normal load increased from 7.7 N to 14.7 N. The wear volume for Ti3SiC2 disc increased with increasing normal load or sliding distance in the tests. The average wear rate of Ti3SiC2-based material was 9.9×10-5 mm3/Nm. The debris on the Ti3SiC2 disc was essentially made up of Ti3SiC2 and steel pin materials, while the debris on the steel sliders was generally pin material. The wear mechanism was concluded as the fracture and delamination of Ti3SiC2-based materials followed by adhesive wear of steel sliders.     

含钛MoS2合金减摩镀层摩擦学性能研究

应用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀技术,制备了不同Ti含量的MoS2合金减摩镀层,研究了添加元素Ti含量对镀层厚度、硬度、摩擦系数等的影响规律.结果表明MoS2合金减摩镀层的厚度与添加元素Ti溅射靶的输入功率无关,其硬度随Ti含量增加而提高.不同Ti含量的镀层摩擦系数呈现出不同的变化规律.Ball-on-disc 球盘摩...     

Preparation and Tribological Properties of MoS2 Nanosheets

MoS₂ nanosheets were successfully synthesized by a micro‐domain reaction method, employing a ball‐milled mixture of MoO₃ and S as starting materials. The obtained MoS₂ nanosheets are monodisperse, and the length and width are about 100 and 10 nm, respectively. Furthermore, the tribological performances of the as‐obtained MoS₂ nanosheets were studied and possible optimized mechanisms were also proposed.     

Arc Erosion Properties of WCu Material Reinforced with Ti3SiC2 under Different Applied Voltages

Introducing reinforcements is a crucial way to modify WCu electric contacts. Herein, the arc erosion performances of WCu/Ti₃SiC₂ under various direct current voltages are investigated. The eroded microstructures are observed by a 3D laser scanning confocal microscopy and a thermal field emission scanning electron microscope. Compositions of the eroded surfaces are analyzed by a Raman spectroscopy. With the elevated voltages, values of breakdown current, arc duration, arc energy, and arc discharge distance increase, while the breakdown strength decreases. Meanwhile, the eroded regions gradually change from circular shape to irregularly curved corrugations under the elevated voltages. Copper and Ti₃SiC₂ can disperse arc during arc discharge, and the liquid and gas generated by the two phases can make differences in protecting WCu/Ti₃SiC₂.     

First—principle Calculation of the Properties of Ti3SiC2

The electronic and structural properties for Ti3SiC2 were studied using the first-principle calculation method.By using the calculated band structure and density of states,the high electrical conductivity of Ti3SiC2 are explained ,The bonding character of Ti3SiC2 is analyzed in the map of charge density distribution.