Ta2AlC–Ta4AlC3复合材料放电等离子烧结制备与力学性能

以Ta粉、Al粉、TaC粉末为原料,针对摩尔比n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系额外加入质量分数分别为10%、20%、30%的TaC粉末,利用放电等离子烧结(SPS)法原位合成Ta_2AlC陶瓷复合材料。结果表明:摩尔比为n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系可以合成高纯度Ta_2AlC陶瓷,并随着TaC含量的增加,体系中Ta_4AlC_3不断增多,表明Ta_2AlC与TaC高温下发生反应转变成Ta_4AlC_3。SPS法可以制备出细晶Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料,Ta_4AlC_3含量的变化可以显著改变材料的力学性能,添加20%TaC制备的Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料力学性能最为突出,其弯曲强度、压缩强度、断裂韧性分别为753.84 MPa、1 029.55 MPa和7.65 MPa·m1/2,细晶强化和复合材料中同类的MAX第二相相互交叠强化是Ta_2AlC–Ta4Al C3复合材料具备高力学性能的主要原因。     

热压烧结工艺制备Ti2AlC/Ti3AlC2陶瓷材料

以Ti，Al，C为原料，采用热压工艺制备出相组成为Ti2AlC/Ti3AlC2块体材料，合成材料的X—射线衍射和扫描电镜(SEM)分析的结果表明：当烧结温度为1400℃时，材料中的主晶相为Ti2AlC,大小为10μm的板状多晶体；而在1500℃的温度下烧结所得材料的主晶相为Ti3AlC2，其板状多晶体的晶粒尺寸平均约为20μm。     

自蔓延高温合成Ti3AlC2 和Ti2AlC及其反应机理研究

以Ti,Al和C的粉体混合物为原料，在纯氩气气氛，25MPa压力，1600℃保温4h条件下，自蔓延高温合成了Ti3AlC2和Ti2AlCT，利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段对反应产物进行了研究，提出了自蔓延高温合成Ti3AlC2和Ti2AlC应具备的条件，并探讨了Ti，Al和C自蔓延高温合成Ti3AlC2和Ti2AlC的反应机理，结果表明，Ti3AlC2和Ti2AlC能够由Ti,Al和C元素经高温自蔓延合成反应来制备，其制备的必要条件是需要极快的加热速率以防止铝熔化并且改变钛的转移路线，Ti3AlC和Ti2AlC综合了金属材料和陶瓷材料的优点，成功的应用自蔓延高温方法合成Ti2AlC2和TiAlC必将成为该类材料纯块体的合成和制备提供好的原料，从而这类材料的实际应用将起到极大的推动作用。     

Ti3AlC2陶瓷力学性能强化研究进展

Ti3AlC2具有由边缘共享的Ti6C八面体和二维密排的Al平面交替堆积而成的六方层状特殊结构,既具有陶瓷的熔点高、弹性模量高、耐腐蚀和高温抗氧化能力强等特点,又兼具金属的导电导热性好、剪切模量高和可加工性能优异等优点,被广泛用作高温涂层材料、高温结构材料、化学防腐材料、电极电刷材料、受电弓材料和MXene前驱体材料等...     

新型层状陶瓷Ti3AlC2的研究进展

综述了可加工性Ti3A1C2陶瓷的研究进展。三元碳化物Ti3AlC2属于六方晶体结构，空间群为P6 3／mmc。它具有许多优良的性能，有较高的强度和弹性模量，还有高的导热和导电系数。室温下有抗损伤能力，高温下有良好的抗氧化性及显著的塑性变形。应用SHS、HP／HIP及SPS(等离子放电烧结)可制备该化合物。用HIP及SPS可制备高纯、致密的Ti3A1C2陶瓷材料。     

Ti3AlC2的制备与性能研究进展

综合介绍了新型陶瓷Ti3AlC2的研究进展。三元碳化物Ti3AlC2属于六方晶系，其晶体为层状结构。它同时兼有金属和陶瓷的优良性能，具有良好的导电和导热能力、高弹性模量和低维氏硬度、良好的抗破坏能力；能在室温下进行切削加工，在高温下能产生塑性变形；它还具有良好的高温稳定性和抗氧化性能。应用SHS、HIP、HP等方法可制备出高纯、致密的Ti3AlC2材料。     

Ti3AlC2的制备与微观结构

热压烧结不同原料制备Ti3AlC2,结果表明热压烧结Ti,Al,C原始粉很难得到高纯致密的Ti3AlC2.当以TiC代替C和部分Ti,并掺加摩尔比为0.1～0.2的Si时,可以得到致密的单相材料.掺加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体Ti2.76Al078Si0.22C2.烧结试样的晶体为层片状结构,1 300℃和1 400℃烧结试样的晶粒尺寸分别为6～8 μm和15～20 μm.材料的vicker硬度为3.3～5.0 GPa,弹性模量为289GPa,抗压强度为785 MPa,抗弯强度为375 MPa,断裂韧性为7.0 MPa·m1/2.     

Ti3AlC2陶瓷材料的制备及性能研究

新型层状陶瓷材料Ti3AlC2结合了金属和陶瓷的许多优异性质，既具有与金属相似的良好的导热、导电性，良好的可加工性，相对柔软，抗热震性好，可塑性变形等；同时又具有与陶瓷相似的抗氧化、耐腐蚀、耐高温等特性；并且还有很好的自润滑性和超低摩擦系数，被认为在许多领域有着广泛的应用前景。     

Ti-Al-C三元系统中Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC物相含量的测定

研究了Ti-Al-C三元体系中X射线衍射定量相分析方法,提出了Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC这3种物相的特征衍射峰Ti3AlC2的(002)衍射峰,2θ=9.5°;Ti2AlC的(002)衍射峰,2θ=13.0°;TiC的(111)衍射峰,2θ=35.9°.采用混样无标样法推导了一套Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC的定量计算公式,根据其特征衍射峰的强度就可计算这3个物相的相对含量.因为该公式推导过程本身就验证了其正确性(即自验证性),所以这个公式可以广泛用于Ti-Al-C三元体系中Ti3AlC2,Ti2AlC和TiC物相的定量测定.因此,这种方法非常简便、易行.     

三元Ti3AlC2陶瓷的原位合成与表征

本文利用TiC-Ti-Al体系的原位反应结合热压技术制备Ti<,3>AlC<,2>陶瓷.采用XRD和SEM分析产物的相组成和显微结构,并测量其密度和抗压强度.结果表明:经1450℃/2 h烧结后,产物主要由片状Ti<,3>AlC<,2>相和少量的TiC颗粒组成,密度约4.21 g/cm<'3>抗压强度达270.358 MPa.     

热压工艺制备高纯致密Ti3AlC2材料

原料配比为n(TiC)：n(Ti)：n(Al)：n(Si)=2：1：1：0．2的起始混合粉料在1300--1500℃温度下，30MPa压力下热压2h制得高纯致密Ti3AlC2块体材料。添加适量硅作助剂显加快Ti3AlC2的反应合成，使Ti3AlC2在1200℃的温度下大量生成，能谱仪分析表明Si在材料中均匀分布。1300℃和1400℃烧结所得Ti3AlC2颗粒均呈六方板状结晶形貌，其在平面内尺寸大小分别为3～6μm和10～20μm。     

Ti_2AlC/TiAl_3复合材料的制备及其性能研究

利用Ti-Al-TiC-CNTs体系的原位反应结合热压技术制备Ti2AlC/TiAl3复合材料。研究产物的相组成、结构和力学性能。结果表明:产物主要由TiAl3和Ti2AlC相组成,增强相Ti2AlC主要分布在基体晶界处,并形成了明显的搭接层状结构。产物的弯曲强度和断裂韧性分别为343.21 MPa和6.5 MPa·m1/2,远高于TiAl3合金的弯曲强度(162 MPa)和断裂韧性(2 MPa·m1/2),较TiAl3合金分别提高了111.86%和225%。     

Ti3AlC2材料的制备及其高温抗氧化性能研究

以TiC粉、Ti粉和Al为原料,按TiC:Ti:Al=2:1:1(原子比)混合,采用真空热压烧结法制备Ti3AlC2材料.XRD和SEM分析表明,合成产物中几乎全为Ti3AlC2相,TiC含量极少,层片状的Ti3AlC2发育良好,晶粒细小,分布均匀.该材料在900 ℃宅气中断续氧化30 h后的氧化动力学遵循抛物线规律,氧化层主要成分为TiO2和Al2O3,与基体粘结紧密,起到良好的保护作用.     

工艺调控对原位合成Ti3AlC2陶瓷的影响

以TiC、Ti和Al粉为原材料,采用冷压预成型-热压辅助工艺原位制备Ti3 AlC2陶瓷.借助反应吉布斯自由能分析TiC-Ti-Al体系的合成机制,采用XRD和SEM分析工艺因素如升温速率、Al含量、烧结温度和压坯尺寸对原位合成Ti3 AlC2陶瓷的影响.结果表明,通过调控工艺,成功合成了高纯度Ti3 AlC2陶瓷,Ti3 AlC2具有典型的层状结构.该反应体系的最佳升温速率为:1000℃之前,20℃/min; 1000℃之后,10℃/min.用纳米TiC粉替代微米TiC粉,烧结温度由1450℃降至1350℃,且Ti3 AlC2的合成纯度更高.当采用大尺寸压坯时,发生了“热爆”现象,非平衡相较多,Ti3 AlC2的生成含量较低,且样品开裂严重.Ti3 AlC2的合成过程为:Ti与Al反应生成TiAl金属间化合物,接着TiAl与TiC反应生成Ti3AlC2.     

离子辐照条件下Ti3AlC2的损伤机理研究

研究常温下He离子辐照对Ti3AlC2材料形貌和结构的影响并对其机理进行了分析.采用能量为70 keV,剂量为1×1017ions/cm2,位移损伤峰值为16.4 dpa的He离子注入Ti3AlC2材料;发现Ti3AlC2材料辐照损伤和He离子浓度有关,随着He离子浓度增大,辐照损伤程度越大;Ti3AlC2材料经过He离子辐照后产生会有孔洞、凸起和氦气泡产生;与此同时,Ti3AlC2结构上发生ɑ相到β相的转变,并对Ti3AlC2材料的损伤机理进行分析.     

放电等离子烧结Cu/Ti3AlC2的电性能及力学性能

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,使用放电等离子烧结制备Cu/Ti3AlC2复合材料,研究了不同烧结温度对复合材料的影响。结果表明,在750~800℃之间,Cu与Ti3AlC2之间会发生反应生成TiC相。同时随着温度在650~850℃不断增加,密度和抗弯强度不断增加在850℃达到最大值分别为8.33 g·cm^-3和531.4 MPa,而电阻率先减小在750℃达到最小值1.98×10^-7Ω·m后增加在850℃达到最大值6.47×10^-7Ω·m。Cu/Ti3AlC2复合材料性能随着温度的变化与其致密度和反应生成TiC有着密切的联系。     

熔盐辅助碳诱导Ti3AlC2分解制备碳化钛纳米片

二维过渡金属碳化物因其独特的性质而成为极具吸引力的纳米材料。以炭黑和Ti₃AlC₂粉体为原料,以期通过在熔盐环境下实现碳还原Ti₃AlC₂合成碳化钛（TiC）纳米片。研究结果表明,炭黑可以诱导Ti₃AlC₂分解,随着加热温度的升高,Ti₃AlC₂的分解程度逐渐加剧。Ti₃AlC₂在低温（1 000~1 100 ℃）下可以严重分解为Al、Ti、Ti_2.9Al_2.1和TiC,Al和Ti可与微量氧反应生成少量的TiO₂和Al₂O₃,生成的TiC为纳米颗粒,而引入熔盐是确保TiC纳米片形成的必要条件。通过优化制备工艺得到合成高含量TiC纳米片的适宜条件：炭黑与Ti₃AlC₂物质的量比为1.05∶1,氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1,盐的总质量与炭黑和Ti₃AlC₂混合物的质量比为2∶1;氩气保护,1 000 ℃保温2 h。通过熔盐热处理得到以TiC为主并含有少量Al₂O₃的试样。产物中TiC的形貌为细小的纳米片,厚度约为10 nm、长度约为170 nm。     

放电等离子制备Ti3AlC2/TiB2复合材料及性能

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备了Ti3AlC2/TiB2复合材料,并研究了复合材料的性能.研究表明:在1 250℃,30MPa烧结8min,可以获得相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料性能,当TiB2含量为30%(体积分数,下同)时,Ti3AlC2/30%TiB2复合材料的Vickers硬度达到10.39GPa,电导率为3.7×106 S/m;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2.用电子显微镜对复合材料的显微结构分析表明:Ti3AlC2/TiB2复合材料的晶粒为层状结构.     

Cr_2AlC陶瓷材料的研究进展

三元层状碳化物Cr_2AlC,具有陶瓷和金属的优良特性,在未来的发展中具有广阔的应用前景。本文主要围绕Cr_2AlC的制备方法、性能及研究现状,并对其存在的问题、应用前景和发展方向进行阐述。