机械合金化＋热处理制备高纯Ti3SiC2粉体

以3Ti/Si/2C/0.2Al粉体为原料,采用机械合金化和真空热处理的方法合成了高纯度的Ti3SiC2粉体,并分析了粉体颗粒的外观形貌.结果表明,对3Ti/Si/2C/0.2A1粉体机械合金化4 h,可以生成Ti3SiC2和TiC的混合粉体.采用真空碳管炉对机械合金化粉体产物进行热处理,可以显著提高粉体中Ti3SiC2含量.热处理温度对粉体Ti3SiC2含量有很大的影响,过高或过低都不利于提高粉体中Ti3SiC3含量.在1150℃保温2 h得到的粉体产物Ti3SiC2含量最高,达到97.1 v01%.热处理产物粉体颗粒比较细小,适合做复合材料的原料.     

Ti3SiC2粉末的制备及反应机理的研究进展

近年来层状结构的Mn 1AXn陶瓷因为同时具有金属和陶瓷的优异性能而引起了材料学和物理学领域的高度重视.由于其独特的性能,可以预料Mn 1AXn将成为重要的高温结构陶瓷和功能材料.而Ti3SiC2正是这类材料中最有前景的材料之一.本文从Ti3SiC2材料的电子结构和制备工艺入手,对Ti3SiC2的制备现状特别是粉末的制备进行了综合评述,并且对反应机理的研究进展进行了概述.     

SPS技术原位制备Ti3SiC2相增强陶瓷材料

Ti3SiC2具有优良的性能，作为复合材料增强相可以进一步提高材料性能。提出制备Ti3SiC2增强复合材料的一种新思路，即利用放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）原位反应烧结制备Ti3SiC2增强纳米复合材料。利用SPS技术已经成功制备了Ti5Si3／TiC／Ti3SiC2，TiSi2／SiC／Ti3SiC2，SiC／Ti3SiC2等纳米复合材料，并且考察了材料的显微结构和力学性能。     

Ti3 SiC2 复合材料耐磨性能研究

Ti₃SiC₂是一种六方晶体结构的特殊陶瓷材料,兼具金属与陶瓷的优异性能,拥有优良的高温强度、抗氧化性及可加工性等优点,广泛应用于耐磨润滑材料。本文综述其同金属和SiC、金刚石、TiC、Al₂O₃等复合后的优异性能和广阔应用,并展望其在和金属、陶瓷、金刚石等材料复合领域的研究方向。      

感应加热辅助原位合成Ti3SiC2连接SiC陶瓷

采用感应加热的方式引燃Ti-Si-C(摩尔比3∶1∶2)及Ti-Si-C-Al(摩尔比3∶1∶2∶0.1)体系的自蔓延燃烧反应并实现了SiC陶瓷间的连接. 通过对不同工艺参数下生成产物中Ti3SiC2相的相对含量的分析,初步优选出最佳工艺参数为50 A感应电流下加热、30 A感应电流下保温30 min以及1 MPa的连接压力,得到的SiC/TSC/SiC和SiC/TSC-Al/SiC接头平均抗剪强度分别为32.9和66.8 MPa. 微观结构和成分分析的结果表明,SiC/TSC/SiC及SiC/TSC-Al/SiC接头处均显示出良好的界面结合,无明显气孔或裂纹等缺陷.XRD的物相分析结果表明,SiC/TSC-Al/SiC接头的中间层产物中主要含有Ti3SiC2相及少量TiC和Ti-Si的化合物;而SiC/TSC/SiC接头则主要以TiC为主,这就导致了前者的平均抗剪强度超过了后者的两倍.     

Ti3SiC2/SiC复合材料高温氧化行为研究

研究了不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC复合材料在960℃下的恒温和循环氧化行为,实验表明,SiC含量对复合材料的抗氧化性能有着重要影响。对氧化后的样品进行了成分和显微组织形貌分析,其主要氧化产物为粗大的金红石型TiO2和精细的TiO2、SiO2(鳞石英)混合物。     

原位合成Ti3SiC2/SiC复合材料及其显微组织的观察

利用Si和TiC原位反应合成了Ti3SiC2/SiC复合材料.研究了不同烧结工艺参数和原料配比对形成复合材料的影响.利用X-射线衍射分析了材料的物相组成.所合成的材料中除Ti3SiC2和SiC外,还有TiC存在.利用扫描电镜和透射电镜观察了材料的微观组织,发现生成的SiC颗粒呈棒状和等轴状分布于Ti3SiC2基体中.在Ti3SiC2晶粒内部存在大量的位错和层错.     

Ti3SiC2、Ti3AlC2复相材料高温抗氧化行为的研究

以Ti粉、Si粉、铝粉、石墨为原料,在1600℃热压烧结制得试样,对不同配比Ti3SiC2、Ti3AlC2复相材料在1100～1500℃下恒温氧化20h的氧化行为进行研究.结果表明:热压法制备Ti3SiC2、Ti3AlC2复相材料在高温下具有比Ti3SiC2和Ti3AlC2更优良的高温抗氧化性能;由于试样氧化过程中产生了TiO2、SiO2、Al2TiO5和α-Al2O3,可有效提高试样的高温抗氧化能力.     

机械合金化制备Ti3AlC2陶瓷材料的研究

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过机械合金化法成功地制备出高含量三元碳化合物Ti3AlC2陶瓷粉体.按Ti3AlC2化学计量比为起始反应原料配比(Ti∶Al∶C=3∶1∶2)的元素混合粉末,经3 h的机械合金化后,Ti、Al和C单质混合粉末发生化学反应,生成以Ti3AlC2为主晶相,并含有少量TiC的混合粉体和小块体;粉体中Ti3AlC2的含量达到83%(质量分数,下同).产物合成的原因是在Ti-Al-C体系中发生了一种机械诱发自蔓延反应.     

粉末电爆喷涂方法制备Ti3SiC2涂层

在自制的连续送粉电爆喷涂设备上,以Ti3SiC2粉末为电爆喷涂材料制备了Ti3SiC2涂层.根据所制备涂层的表面形貌和截面特征,分析了充电电压、粉末粒径、石墨掺入量对电爆喷涂过程的影响.结果表明,粉末粒径为28μm,充电电压高于15 kV、掺入的石墨粉为10％时,涂层沉积率较高,均匀性较好.XRD分析表明,涂层由TiC...     

用Ti3SiC2粉料连接反应烧结SiC陶瓷

用Ti3SiC2粉末作为焊料,采用热压反应烧结连接法连接SiC,通过正交实验,研究了连接温度、高温保温时间、连接压力和连接层厚度对试样连接强度的影响,优选出的最佳工艺参数分别为:1 500℃,30 min,30MPa,150 μm.所得到的接头最大剪切强度为39.49 MPa.微观结构研究和成分分析表明:在界面处,发生了元素的扩散,促进了界面结合,有明显的反应扩散层.物相分析显示在高温、高压、氩气气氛以及使用石墨模具的条件下,Ti3SiC2与母材发生界面反应,实现界面结合.     

热处理温度对机械合金化合成Ti3AlC2粉体纯度的影响

采用放电等离子烧结(SPS)系统对含有TiC等杂质相的机械合金化(MA)合成的Ti3AlC2粉体进行热处理,研究了热处理温度对粉体中Tti3AlC2纯度的影响.结果表明:SPS无压加热处理可以显著提高机械合金化合成粉体中Ti3AlC2的含量.经SPS热处理的粉体中Ti2AlC2的含量在600～1000℃范围内随热处理温度的提高而增加,温度不高于900℃时处理后的粉体还基本保持粉体特征.当温度为1000℃时,得到产物中Ti3AlC2纯度可达到93%.通过对点阵常数测定可知随着热处理温度的提高Ti3AlC2点阵常数逐渐接近理论值.     

粉末布法制备SiC/Ti基复合材料

用粉末布法制备了低成本SiC/Ti基复合材料.结果表明,采用合适的轧制参数即可容易地获得厚度合适、均匀的粉末布;热失重分析和热解残余物分析指出用来制备粉末布的有机粘结剂的去除过程分成两个阶段,合理除气后,基本没有残余物.使用真空热压工艺制备的SiC/Ti基复合材料,纤维分布基本均匀,纤维与基体的界面结合良好.     

Cu/Ti3SiC2复合材料的制备及其磨损性能研究

以Cu粉、Ti3SiC2粉末为原料,采用热压烧结技术,制备了不同体积分数的Cu/Ti3SiC2复合材料。用光学显微镜分析了该复合材料的微观组织,利用环块式摩擦磨损试验机测试了其磨损性能,采用SEM、EDS和XRD观察分析发该复合材料的磨损表面形貌及其组成。结果表明:Ti3SiC2在基体组织中分布均匀,随着其含量的增加,其在基体组织中的分布有聚集的趋势,材料的致密度逐渐下降;磨损质量损失在Ti3SiC2含量达到20vol%时最小;该复合材料的磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损为主,同时伴随有一定量的氧化磨损,氧化产物为Cu2O。     

导电陶瓷Ti3SiC2-Cu-C复合材料的制备与性能研究

用粉末冶金法制备了一定含量的镀铜和不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料,以及Cu-C复合材料,对它们的物理和力学性能进行了测试,并在滑动速度为10m/s,载荷为4.9N的干摩擦条件下进行了36h磨损试验,结果表明:镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料的导电性、硬度、抗弯强度和耐磨性优于不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料和Cu-C复合材料。     

MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的制备

采用热压烧结方法制备MoS2/Ti3SiC(2MoS2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1400℃,30MPa压力和保温2h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1400℃,烧结试样维氏硬度达6220MPa,高于纯Ti3SiC2材料的4000MPa;MoS2有良好的导电性能,使得烧结试样的电导率比较高,在1400℃,烧结试样电导率达9.68×106S.m-1,是纯Ti3SiC2材料的2倍。     

Ti2SiC2/Cu纳米复合材料的制备与微观组织

研究了用微米级Ti2SiC2陶瓷与Cu制备纳米复合材料的工艺过程。分别选用钢球和玛瑙球进行球磨，对Ti2SiC2颗粒的细化和在Cu中分散性的影响进行了研究。结果表明，在其它实验参数相同的情况下，用两种不同材质的磨球所获得的混合粉形态有很大差异，用玛瑙磨球可以更好地使Ti2SiC2颗粒细化并均匀分散在Cu基体中，而用钢球则易产生混合粉的团聚。另外，随着球磨时间的延长，Ti2SiC2先后经历了颗粒细化、均匀镶嵌在基体中两个阶段。对球磨后的混合粉在850℃及20MPa的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料，其力学性能与同成分的普通复合材料相比有明显提高。     

Ti/Ti3SiC2复合材料的界面结构

研究了TiSiC2和Ti在1573K、20／VIPa压力下的相互联接及界面结构。结果表明在该温度下二者之间可以相互联接并形成反应层，反应层的主要成分是Ti，Si，和TiCx，各层之间有明显的界面存在，在界面两端硅含量的变化十分明显。