原位合成(TiB_2+TiC)/Ti_3SiC_2复相材料及其性能研究

在热力学分析的基础上,以TiH2粉、Si粉、石墨粉与B4C粉为原料,采用热压烧结法原位合成制备了(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相材料.采用X射线衍射、扫描电镜与透射电镜对材料的物相组成和显微结构进行了表征,研究了烧结温度对材料物相组成、烧结性能、力学性能与显微结构的影响.结果表明,1400～1600℃烧结温度范围内均能获得致密的(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复合材料.随着烧结温度的升高,复合材料的强度、断裂韧性与显微硬度均逐渐提高,1500～1600℃烧结所得复合材料具有优化、微细的显微结构,抗弯强度与断裂韧性均分别高于700MPa与9MPa·m1/2,显微硬度为7.33～8.31GPa.原位合成的柱状TiB2与等轴状TiC协同作用,通过颗粒增强、裂纹偏转、晶粒拔出、晶粒细化等机制对Ti3SiC2基体起到了显著的补强增韧效果.

热压TiC/Ti/Si/Al合成Ti_3SiC_2材料的研究

研究了向原料粉中掺加Al粉对合成高纯致密Ti3SiC2材料的影响.实验表明以2TiC/1Ti/1Si/0.2A1为起始原料组成,采用热压工艺在1 200℃～1 400℃的温度范围内,可以制备得到密度达到理论密度98%以上的高纯致密Ti3SiC2块体材料.由XRD数据计算得到的晶格参数与文献中的值接近.通过SEM和EPMA分析得知Ti3SiC2晶粒呈板状结晶形貌,且发育良好,晶粒在平面内的尺寸分别为3μm～8 μm和4 μm～10 μm.

Ti_3SiC_2/TiB_2复合材料的制备及其组织和力学性能

以2TiC/Ti/Si/0.2Al/TiB2粉为原料,采用热压烧结工艺成功制备了Ti3SiC2/TiB2复合材料。结果表明:不同TiB2含量的试样中主晶相为Ti3SiC2与TiB2两相,没有发现其它杂质相;当复合材料中TiB2的体积分数为10%时,其硬度、抗压强度、弯曲强度、断裂韧性都有显著的提高。经热处理后,Ti3SiC2/10%TiB2复合材料的弯曲强度由367.5 MPa提高至485.1 MPa,提高幅度达32%,硬度最大为8.2 GPa。

TiC/Ti_3SiC_2复合材料的制备及其性能研究

以粉末Ti,Si,TiC和炭黑为原料,采用反应热压烧结法制备TiC/Ti3SiC2复合材料。借助XRD和SEM研究TiC含量对TiC/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构及力学特性的影响。结果表明:通过热压烧结可以得到致密度较高的TiC/Ti3SiC2复合材料;引入TiC可以促进Ti3SiC2的生成,当引入TiC的质量分数达30%,TiC/Ti3SiC2复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为406.9 MPa,3.7 MPa.m1/2;复合材料中Ti3SiC2相以穿晶断裂为主,TiC晶粒易产生拔出。

机械合金化+烧结制备TiC/Ti_3SiC_2复合材料

以Ti、Si和C单质粉末为原料,采用机械合金化合成了TiC/Ti3SiC2混合粉体,并用放电等离子烧结球磨粉体制备了致密的TiC/Ti3SiC2陶瓷。结果表明,机械合金化可以合成由TiC和Ti3SiC2组成的混合粉体,同时还可以细化晶粒,促进烧结的致密化过程。在1200℃下,保温5min,加压30MPa,对机械合金化1h时的粉体进行放电等离子烧结可制备相对密度高达99.1%的TiC/Ti3SiC2复合陶瓷。

Ti_3SiC_2/TiC复相陶瓷原位合成的研究

以Ti、Si和活性炭粉为主要原料,利用热压烧结工艺合成了Ti3SiC2/TiC复相陶瓷。研究了工艺条件尤其是不同保温保压时间对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合XRD、SEM和热力学分析等探讨了反应合成机理。结果表明:热压温度为1400℃,25MPa保温保压4h时,得到了均匀、致密的Ti3SiC2/TiC强夹层复合陶瓷,其中TiC颗粒均匀地分布在Ti3SiC2陶瓷基体中;同时保温保压时间对Ti3SiC2/TiC的合成起关键作用。

反应烧结Ti_3SiC_2/TiC复合材料摩擦磨损性能研究

采用无压反应烧结技术制备Ti3SiC2/TiC复合材料,利用XRD-7000型衍射仪、INSTRON-1195型电子万能试验机、JSM-6700F型扫描电子显微镜、HST-100型摩擦磨损试验机对Ti3SiC2/TiC复合材料烧结试样的相组成、抗弯强度、断口显微形貌和载流摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:在1550℃下可制备得到均匀致密的Ti3SiC2/TiC复合材料;随着试样中TiC含量的增加,复合材料抗弯强度逐渐增大;当TiC质量分数达到18%左右时,抗弯强度明显增加,摩擦系数趋于稳定,磨损率快速下降;电流强度是Ti3SiC2/TiC复合材料摩擦磨损性能的主要影响因素,随着试验电流强度的增强,摩擦系数和磨损率明显增大;同时在摩擦表面生成一层熔融状氧化膜(非载流:SiO2、TiO2和FeTiO3载流:FeTiO3和Fe2.35Ti0.65O4),主要磨损形式为电弧烧蚀和氧化磨损.

反应烧结制备TiC-Ti_3SiC_2梯度材料

采用Ti、Si、TiC粉末为原料,通过放电等离子反应烧结制备TiC-Ti3SiC2梯度功能材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段,分析梯度材料的相组成和微观结构特征。结果表明,采用放电等离子烧结,升温速度为100℃/min时,在1 350℃保温15 min、加压40 MPa,可制备出由TiC、TiC-20%Ti3SiC2、TiC-60%Ti3SiC2和Ti3SiC2（均为质量分数）4层组成的致密TiC/Ti3SiC2梯度功能材料。该梯度材料的各个分层均由TiC和Ti3SiC2两相组成。烧结后TiC晶粒有所长大,在TiC层中,TiC晶粒尺寸约4~10μm。反应生成的Ti3SiC2可抑制TiC晶粒长大,随着层中Ti3SiC2含量增加,TiC晶粒逐渐减小。Ti3SiC2晶粒呈板条状,长约10μm,宽约4μm。含Ti3SiC2梯度层间的界面结合较好,有一定厚度的过渡层。各层的硬度值随TiC含量的增加而增加。

放电等离子烧结制备Cu/Ti_3SiC_2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。

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。

Cu/Ti_3SiC_2/TiB_2复合材料的研究

采用化学镀Cu的TiB2粉和Ti3SiC2粉与Cu粉进行湿混,通过真空无压烧结法制备TiB2增强的Cu-Ti3SiC2复合材料。研究了其致密度、硬度随TiB2含量变化的规律。因为TiB2镀Cu和Ti3SiC2镀Cu改善了它们与Cu的湿润性而提高了相互之间的结合强度,从而提高了TiB2增强Cu-Ti3SiC2复合材料的效果。结果表明,在Ti3SiC2含量为20%(体积分数),烧结温度为950℃时制备Cu/Ti3SiC2/TiB2的复合材料致密性最好,硬度最高。

电弧熔炼合成Ti3SiC2／TiC复合物的微观组织和高温弯曲强度

用电弧熔炼工艺通过高温液态反应原位合成了Ti3SiC2/TiC复合物。微观组织分析表明,TiC与Ti3SiC2形成复相晶粒结构。随着Si含量的增加,在1100℃,Ti3SiC2/TiC复合物的弯曲强度从177 MPa降到92 MPa;复相晶粒结构和TiC的颗粒增强机制的协同作用是高温弯曲强度提高的主要原因。

Ti_3SiC_2/TiC陶瓷复合材料高温压缩性能

以Ti3SiC2和TiC粉为原料,采用热压烧结方法,在外加应力25MPa,烧结温度1300℃条件下,制备了Ti3SiC2/TiC陶瓷复合材料,并研究了复合材料的高温压缩性能。实验结果表明,复合材料在恒应变速率下出现了明显的屈服现象,并呈现塑性变形特征;复合材料在低于韧脆转变温度时其断裂方式主要是脆性断裂,当变形温度达到韧脆转变温度后,复合材料产生大量塑性变形,同时材料的强度明显降低。

Ti3SiC2材料中Ti3SiC与TiC的界面关系

用透射电子显微镜研究了Ｔｉ３ＳｉＣ２材料中Ｔｉ３ＳｉＣ２与ＴｉＣ的界面关系。结果表明ＴｉＣ和Ｔｉ３ＳｉＣ２颗粒都可能生长在另一相中，Ｔｉ３ＳｉＣ２中的ＴｉＣ颗粒与Ｔｉ３ＳｉＣ２没有明显的晶体学关系，而ＴｉＣ中的Ｔｉ３ＳｉＣ２与ＴｉＣ之间有下列晶体学关系，（１１１）ＴｉＣ／／（０００１）Ｔｉ３ＳｉＣ２，（００２）ＴｉＣ／／（１ １＾－０４）Ｔｉ３ＳｉＣ２，（１ １＾－０）ＴｉＣ／／「１１０」Ｔｉ２ＳｉＣ２。

Ti/Si/TiC体系反应合成Ti_3SiC_2的影响

将原料Ti/Si/Ti C粉体进行高温热处理,制备了高含量Ti_3SiC_2材料。研究了原料粉体不同粒度和配比对合成Ti_3SiC_2材料的影响。研究表明:原料经高温热处理后可得到TiC、Ti_3SiC_2和TiSi_2;配比为Ti/Si/1.7TiC的试样中Ti_3SiC_2含量约为82%,为各试样中最高;Ti_3SiC_2晶粒发育成比较良好的板条状晶粒,晶粒长约10μm,宽约2μm。

新型复合材料Ti_3SiC_2/TiC的研究进展

Ti3SiC2/TiC具有陶瓷和金属的共同特性,是一种新型复合材料,它具有室温下优良的导热率、导电率、高弹性模量和抗弯曲能力等。本文重点介绍了Ti3SiC2/TiC复合材料的性能、制备工艺及后续研究方向。

Ti_3SiC_2/TiC复合材料的制备及弯曲性能研究

Ti3Si C2/Ti C是一种新型复合材料,同时具有金属与陶瓷的特性,本文采用浸渗反应烧结法制备了Ti3Si C2/Ti C复合材料,并对制备复合材料的性能进行了研究。研究结果表明:当浸渗温度为1550℃时,可制备得到致密性优良的Ti3Si C2/Ti C复合材料;当Ti C含量超过18%时,抗弯强度开始下降,气孔率随之增大。

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti3SiC2含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti3SiC2含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti3SiC2含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti5Si3颗粒在β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti3SiC2质量分数增加而递增;(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti3SiC2的质量分数为8%时,复合材料的屈服强度和抗压强度分别达到1 930 MPa和2 500 MPa,综合力学性能最优;当Ti3SiC2的质量分数继续增加至10%时,复合材料的力学性能难以通过固溶和时效处理进一步改善。

不同结合剂原料放电等离子烧结制备TiC/Ti3SiC2复合结合剂金刚石复合材料

分别以Ti/Si/2TiC混合粉体和Ti3SiC2单相粉体作为结合剂原料,采用放电等离子体烧结技术合成了TiC/Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,探讨不同的结合剂原料和保温时间对TiC/Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料的物相构成、微观形貌以及磨削性能的影响。结果表明:采用Ti/Si/2TiC为结合剂原料,保温1 min时,会形成较多量的Ti3SiC2,Ti3SiC2基体与金刚石结合良好,二者之间没有孔隙;当保温5 min时,Ti3SiC2发生分解,基体主相转变为TiC,同时有一定量的Si,金刚石表面被侵蚀,形成凹凸不平的表面。采用Ti3SiC2为结合剂原料时,Ti3SiC2基体发生严重的分解,生成TiC和Si;金刚石与基体间存在一个过渡层,厚度约15μm。Ti/Si/2TiC为结合剂原料保温1 min时试样的磨耗比值最大,为1128。单相Ti3SiC2为结合剂的2个试样的磨耗比值约为100左右。

Ti_3SiC_2/TiC复合材料的制备及力学性能研究（英文）

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有:粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti_3SiC_2/Ti C是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti_3SiC_2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti_3SiC_2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到423~564 MPa和169~249 HB。同时,对Ti_3SiC_2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。