块体Cr2AlC陶瓷材料的制备工艺研究

三元层状Cr2AlC材料兼有金属和陶瓷的许多优良特性.从结构、制备和性能等方面介绍了Cr2AlC陶瓷材料.以碳化铬、铝粉、铬粉为原料,采用原位热压法成功合成了高纯度的Cr2AlC块体材料,并对Cr2AlC陶瓷材料的应用前景进行了展望,指出了该材料未来研究的重点.     

Cr2AlC复合材料的研究进展

Cr2AlC是一种可加工三元层状结构材料,兼具金属和陶瓷的优异性能。将Cr2AlC作为增强相与基体材料复合,可以有效地改善基体材料的综合性能,克服基体单一材料的部分缺点,扩大基体材料的应用范围。固溶强化和颗粒弥散增强Cr2AlC基复合材料相对于Cr2AlC单相材料,具有更高的硬度、耐磨性、强度和韧性,但损失了部分可加工性。Cr2AlC作为强化层与基体形成的层状复合材料,可以有效抑制微裂纹扩展,从而获得具有极高耐磨性的层状陶瓷复合材料。     

热压反应烧结法制备Al_2O_3/Ti_2AlC复合材料及其微观结构和性能

以Ti、Al和活性炭粉为原料,通过高能球磨及热压反应烧结法在1200℃合成Al2O3/Ti2AlC复合材料,即是在Ti2AlC层状材料的制备过程中同时被合成。研究了烧结温度对反应产物的影响,并重点分析了材料微观结构和性能的关系。结果表明:高能球磨使Ti2AlC的烧结温度降低,热压烧结在1200℃时得到了物相比较均匀、致密的Al2O3/Ti2AlC复合材料;同时分析材料微观结构,少量Al2O3的引入抑制了Ti2A1C晶体的异常长大,使得晶粒细小且均匀。力学性能测试表明,该材料室温抗弯强度可达275.4MPa,断裂韧度可达10.5MPa.m1/2,密度为4.2g/cm3。     

SHS／PHIP法制备Ti3AlC2陶瓷的力学性能

测试了用SHS/PHIP法制备出Ti3AlC2陶瓷的弯曲强度、断裂韧性、维氏硬度以及压缩性能.实验结果表明,用SHS/PHIP法制备出的Ti3AlC2陶瓷具有较高的室温弯曲强度(330.8MPa)、断裂韧性(5.7MPa·m1/2)和较低的维氏硬度(2·9GPa).Ti3AlC2陶瓷的室温变形抗力为823MPa,并且变形温度越高,变形抗力越小,塑性特征越明显.较低维氏硬度和良好的力学性能赋予了用SHS/PHIP法制备出Ti3AlC2陶瓷非常好的加工性能.     

三元层状化合物Ti3SiC2研究现状及发展

介绍了三元层状化合物Ti3SiC2的结构、各种性能特征及其常用的制备方法，包括CVD法、自蔓延高温合成法摘要和热压烧结成型法等。论述了三元层状Ti3SiC2材料的抗高温氧化及氧化动力学规律，以及在高温熔盐体系下的腐蚀动力学规律。     

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.     

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.     

三元层状碳化物Ti3SiC2的研究进展

本文综合介绍Ti3SiC2的最新研究进展。三元碳化物Ti3SiC2属于层状六方晶体结构，空间群为P63/mmC；它同时具有金属和陶瓷的优良性能，有良好的导电和导热能力，高弹性模量和低维氏显微硬度，在室温下可切削加工，在高温下能产生塑性变形，良好的高温热稳定性和优秀的抗氧化性能；应用CVD、SHS、HP／HIP等方法可制备该化合物，用HIP方法能制备高纯、致密的Ti2SiC2陶瓷；Ti3SiC2陶瓷材料自身有抵抗损伤的机理。     

原位热压TiC/Ti/Al合成Ti2AlC的研究

以TiC/Ti/Al为原料,采用热压工艺在1400℃原位合成和烧结了含少量第二相Ti3AlC2的Ti2AlC材料.通过不同温度和不同热压时间下合成试样的XRD分析探讨了Ti2AlC的合成过程.结果表明,高温下Ti与Al反应生成中间相TiAl金属间化合物,然后TiC与TiAl金属间化合物反应生成Ti2AlC.初期反应非常迅速,大部分Ti2AlC在此阶段生成.反应后期反应物减少,速度变慢,同时生成少量第二相Ti3AlC2.不同温度下合成的Ti2AlC颗粒具有不同的形貌特征.     

Ti_2AlC/Al_2O_3复合材料的原位合成及其力学性能

以Ti、TiC、Al和TiO2为原料,通过原位热压反应烧结法在1 350℃合成Ti2AlC/Al2O3复合材料。利用XRD详细研究了其反应过程,并分析了Al2O3对材料微观结构和性能的影响。结果表明,该体系在热压过程中的反应分多步进行,主要包括Ti粉与Al粉反应生成Ti-Al金属间化合物,TiO2与Al反应生成Al2O3以及Ti-Al金属间化合物与TiC反应生成Ti2AlC材料。原位反应生成的Al2O3均匀分布在Ti2AlC晶界上,抑制了Ti2A1C晶体的异常生长,从而使基体相Ti2AlC晶粒细小、均匀。力学性能测试表明Ti2AlC/12%(质量分数)Al2O3复合材料的硬度、抗压强度、抗弯强度和断裂韧性较Ti2AlC单相材料分别提高了66%,126%,130%和19.3%,并分析了其改性机理。