燃烧温度对燃烧合成Ti3AlC2和Ti2AlC的影响

以钛、铝和碳黑单质粉末为反应物原料,在保持Ti：Al：C=2：1：1(摩尔比)不变的情况下。分别添加具有稀释剂作用的TiC,燃烧产物主晶相由Ti2AlC2变为Ti2AlC相。随着燃烧温度的降低。Ti2AlC相的含量逐渐增多。从热力学上考虑,生成Ti2AlC2的温度上限比生成Ti2AlC的温度上限宽。当燃烧反应温度超过1600℃时,Ti2AlC难以生成,而Ti3AlC2仍可生成。     

掺Si对热压合成Ti2AlC/Ti3AlC2的影响及理论分析

采用热压工艺以Ti、Al、Si元素粉和活性炭为原料,分别以2.0Ti/1.1Al/1.0C(摩尔比)及以0.1和0.2mol的Si取代Al,合成了Ti2AlC/Ti3AlC2块体材料.通过建立Ti2AlC、Ti3AlC2和掺Si的计算模型,计算了平均原子净电荷和平均共价键键级.结果表明:以元素粉2.0Ti/1.1Al/1.0C为原料在1450℃热压60min合成只含有非常少量Ti3AlC2的Ti2AlC材料;当Si取代Al达到0.2mol时,作用非常明显,表现为使同一温度下Ti3AlC2含量增加而Ti2AlC含量减少.另外,应用掺Si后对原子净电荷和共价键键级的影响解释了实验结果.     

三元层状陶瓷Ti3AlC2的研究进展

三元层状陶瓷Ti3AlC2由于兼具金属与陶瓷的优异性能,吸引了材料工作者的广泛关注.Ti3AlC2具有较低的维氏硬度,高熔点,高弯曲强度、杨氏模量和剪切模量,优良的导电导热性,自润滑性及良好的抗氧化、耐腐蚀性.综述了近年来三元层状陶瓷Ti3AlC2的制备技术及性能的研究进展,分析了Ti3AlC2的反应机理,并展望了Ti3AlC2材料的应用前景.     

热压烧结Ti2AlC粉体的研究

以自蔓延高温合成（又称燃烧合成）的Ti2AlC粉体为原料，研究了不同热压温度对Ti2AlC粉体的烧结影响。实验结果表明，热压烧结Ti2AlC粉料可得到致密Ti2AlC陶瓷，在压力25MPa，保温2h的条件下，理想热压烧结温度为1400℃，热压温度〉1450℃时Ti2AlC会发生分解，并出现Ti2AlC2相；烧结温度为1400℃时Ti2AlC烧结体理论相对密度为98．1％，维氏硬度4．14GPa，断裂韧性7.86MPa·m^1/2；烧结样品的密度和断裂韧性随烧结温度升高而增大，其微观晶粒片状尺寸随烧结温度的升高而增大。     

放电等离子合成Ti3AlC2-TiB2复合材料的相形成研究

采用放电等离子烧结工艺,以Ti,Al,B4C,Tic为原料制备Ti3AlC2/TiB2复合材料.通过X射线衍射分析了从600℃到1 300℃Ti3AlC2/TiB2系统反应过程的相形成规律.用扫描电镜观察了不同温度下试样的显微组织演变.结果表明,在900℃之前,主要的反应是Ti和AJ反应生成Ti-A1金属问化合物,900℃之后,Ti-Al金属问化合物与TiC逐渐生成Ti3AlC2和TiB2相,形成致密Ti3AlC2/TiB2复合材料.     

Ti3AlC2体材料的高温临氢行为研究

实验研究了Ti₃AlC₂体材料在700~1000℃氢气氛中的热稳定性。通过XRD、SEM、EDS、XPS和Raman分析手段对反应产物和材料形貌进行了表征, 通过热力学软件Factsage对气体产物进行了理论模拟。在700~1000℃氢气氛(低O压)条件下, 固态产物是Al₂O₃、TiO₂和石墨, 气态产物是CH₄, 未检测到氢化物的生成。SEM分析表明, 样品表面未生成明显的孔洞和裂缝。通过Ti₃AlC₂临氢前后的物相及形貌变化分析结果, 初步表明这种材料具有良好的抗氢性能, 可能的原因是反应产物中生成的氧化物对Ti₃AlC₂基体起到了保护作用。     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响.研究表明,在1 250℃,30 MPa压力和保温8 min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/TiB2维氏硬度达到10.39 GPa,电导率达到3.7×106 S·m-1当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696 MPa,断裂韧性为6.6 MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降.     

Ti3AlC2在静高压下的热稳定性

研究了在静高压条件下Ti_3AlC_2的热稳定性,结果表明:在不同压力(2、3、4和5 GPa)下,Ti_3AlC_2直接分解的最低温度在700-800℃,反应的最终产物主要为Al_3Ti和TiC。具体的分解反应过程取决于压力的大小。     

原位热压合成Ti3AlC2/Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,Tic,TiO2粉末为原料,采用原位热压合成法制备了Ti3AlC2/Al2O3复合材料.主要考察不同Al2O3含量对复合材料性能的影响.在1 400℃,30 MPa压力,保温2 h条件下烧结制得致密的Ti3Alc2/Al2O3块体材料.采用XRD分析了不同Al2O3,含量的复合材料的相组成.用SEM观察组织结构特征.测量了维氏硬度和电导率同Al2O3含量的关系曲线.研究结果表明,A12O3,的加入可大幅度提高复合材的硬度.Ti3AlC2/25%A12O3的维氏硬度可达8.7 GPa.虽然添加Al2O3后复合材料的电导率有所下降,但Al2O3对复合材料强度和硬度的增加有显著的贡献.Ti3Al2C2/Al2O3乃不失为一种性能良好的高温结材材料.     

新型层状化合物Ti2AlC在酸性溶液中的腐蚀行为

热压烧结得到高纯致密的Ti₂AlC块体.将Ti₂AlC在浓的和稀的HNO₃、HCl及H₂SO₄溶液中浸泡,得到试样的腐蚀速率及腐蚀类型.电化学方法测量试样在三种稀溶液中的腐蚀电位和腐蚀电流及动电位极化曲线.浸泡腐蚀实验发现,Ti₂AlC在酸中的腐蚀类型由点腐蚀发展到晶间腐蚀最后为剥蚀,腐蚀速率随着浸泡时间的延长而不断增大.其中在浓HNO₃中腐蚀速率最大,稀HCl的腐蚀速率最小.除H₂SO₄外,Ti₂AlC在浓酸溶液中的腐蚀率均大于其稀溶液.电化学实验表明,在稀HNO₃中自腐蚀电流最小,自腐蚀电位最大.稀H₂SO₄自腐蚀电流最大.在三种稀溶液中均出现钝化,其中稀H₂SO₄维钝区间最宽.     

Cold-spray deposition of Ti2AlC coatings

Ti₂AlC coatings have been fabricated by cold-spray deposition. The microstructure evolution as a function of basic spray parameters temperature and pressure onto AA6060 aluminium alloy and 1.0037 steel substrates has been studied. Adherent and dense 50–80 μm thick Ti₂AlC coatings were deposited on soft AA6060 substrates under gas temperature and pressure of 600 °C and 3.4 MPa, respectively, whilst comparable results were obtained on harder 1.0037 steel by using higher temperature (800 °C) and pressure (3.9 MPa).     

Deformation of polycrystalline Ti2AlC under compression

Deformation of polycrystalline Ti₂AlC under room and high temperature compression was investigated. The results demonstrated that Ti₂AlC was damage tolerant at room temperature and the samples were shear fractured upon failure. At high temperatures Ti₂AlC deform plastically. The brittle-to-ductile-transition temperature (BDTT) of Ti₂AlC was between 1000 °C and 1050 °C. The microstructure and fracture surfaces were examined using scanning electron microscopy. Due to insufficient number of dislocation systems, the room-temperature deformation was constitute of kinking and delaminating of laminated Ti₂AlC grains, basal plane dislocation slip, formation of voids and cavities in the vicinity of main crack. At high temperatures below BDTT, the deformation was a combination of cavities formation and intergranular sliding. At temperatures above BDTT, the deformation was mainly plastic flow. Received: 15 January 2001 / Reviewed and accepted: 12 April 2001     

YSZ-Ti3AlC2热障涂层及其高温自愈合行为

采用Ti₃AlC₂作为新型自愈合剂, 利用大气等离子喷涂将混合均匀的YSZ-Ti₃AlC₂粉体制成厚涂层。为观测高温下涂层氧化及裂纹的自愈合行为, 通过外加载荷的方式在涂层表面预制裂纹, 并将样品置于1050℃空气气氛中进行热处理。通过分析涂层制备、热处理前后的物相和形貌演变发现：涂层中的部分Ti₃AlC₂在喷涂后分解为TiC, 热处理后涂层表面形成外层为TiO₂, 内层为TiO₂和Al₂O₃混合物的双层结构。在自愈合过程中, 裂纹内的愈合剂氧化生成Al₂O₃与低密度的TiO₂, 随着扩散控制的氧化反应不断进行, 氧化物逐渐积累并填补裂纹。此外, 在TiO₂生成的同时引起的体积膨胀使裂纹周围产生一定的压应力, 强化愈合效果, 最终完全愈合裂纹。