Cr_(2)AlC对自结合SiC耐火材料服役性能的影响

为优化自结合SiC耐火材料的性能,以碳化硅(3~1、≤1和≤0.074 mm)、硅粉(≤45μm)和石墨(≤10μm)为原料,Cr_(2)AlC粉体(≤74μm)为添加剂,在150 MPa下压制为25 mm×25 mm×40 mm的坯体,经110℃干燥、1 300℃热处理后制备自结合SiC耐火材料。研究了Cr_(2)AlC加入量(加入质量分数分别为0、1%、3%和5%)对其常温物理性能、抗硫酸钠侵蚀性能以及抗水蒸气氧化性能的影响。结果表明:随着Cr_(2)AlC加入量增加,经110℃干燥后试样的常温物理性能差异不大,经1 300℃热处理后试样的常温物理性能呈现出逐渐升高的趋势,抗硫酸钠侵蚀性能先升高后降低。当Cr_(2)AlC粉体加入量为3%(w)时,试样在水蒸气中的质量变化率也较低,综合性能较优。

Ag/Cr_(2)AlC电接触材料的微观组织与耐电弧侵蚀性能

Ag基电接触材料被广泛应用于低压电路控制器件中,在电路中起承载、分断、闭合电流的作用。Cr_(2)AlC作为M_(n+1)AX_(n)相的典型代表之一,兼具金属和陶瓷的优良性能,有望成为Ag基电接触材料中优良的增强相。本项目采用粉末冶金法制备Ag/Cr_(2)AlC复合材料,表征其微观组织,探究其界面反应,并研究材料的物理性能和耐电弧侵蚀性能。结果表明,由于Al原子的弱结合,经烧结,Ag与Cr_(2)AlC发生明显的界面反应,生成Ag_(3)Al和Cr-C化合物。相比于生坯,Ag/Cr_(2)AlC熟坯的密度和硬度下降,分别为9.04 g/cm^(3)和(78.9±5.5)HV,且由于界面反应的发生,材料的电阻率为(141.9±0.4)×10^(-9)Ω·m。电弧侵蚀结果表明,Ag/Cr_(2)AlC材料经电弧侵蚀生成Al_(2)O_(3),Ag发生熔融喷溅,产生明显凸起,Ag/Cr_(2)AlC的质量损失为6.25%。

熔融盐法合成Cr_2AlC陶瓷粉体的工艺研究

采用正交实验法,研究了在碳热还原气氛保护下的熔融盐中合成Cr2AlC陶瓷粉体工艺中的助溶剂用量、合成温度、原料配比及保温时间对Cr2AlC相对产出率的影响,优化了合成工艺参数,对优化的工艺参数进行了实验验证,并与在氩气气氛和大气气氛合成的粉体相比较。结果表明:实验中影响Cr2AlC产出率的最主要因素是合成温度,其次是助溶剂用量和保温时间,原料配比是最弱因素;碳热还原气氛与氩气具有相同的防止原料氧化的保护作用。

耐事故燃料锆合金包壳MAX相材料Cr_(2)AlC涂层的研究进展

MAX相材料是一种三元层状结构类金属陶瓷材料的碳/氮化物,兼具金属和陶瓷的优良性能,MAX相材料Cr_(2)AlC涂层材料因其优异的抗氧化性、耐腐蚀性和耐辐照性而具有应用于耐事故燃料锆合金包壳的潜力,本文综述了该领域MAX相材料Cr_(2)AlC涂层材料的研究进展,总结了Cr_(2)AlC涂层材料的氧化行为、腐蚀行为、失效机制和改进方向的进展情况。调研表明,对涂层进行表面改性,如引入中间层和在其表面添加金属层等,可增强涂层的抗氧化和防腐蚀性能。本文通过对现有文献的调研,论述Cr_(2)AlC涂层的优点和弊端,为进一步在航天、化工、核工业等领域的工程应用提供参考。

盐浴法合成Cr_(2)AlC陶瓷粉体工艺研究

Cr_(2)AlC陶瓷因其高电导和良好的高温抗氧化能力可应用于高温微波吸收领域而备受关注。本文以Cr_(3)C_(2)粉、Al粉、Cr粉为原料,在BaCl_(2)、KCl和NaCl混合盐浴中合成了Cr_(2)AlC陶瓷粉体,并借助X射线衍射技术研究了原料组成、合成温度以及保温时间对合成粉体物相的影响。结果表明:铝含量的不足,会引起反应不充分,合成粉体中残留较多的Cr_(3)C_(2);当铝过量达到30wt%,原料中剩余的Al会氧化成Al_(2)O_(3);随着合成温度的升高,合成粉体中Al_(2)O_(3)和Cr_(3)C_(2)相的量减少,但合成温度过高,合成粉体中会出现Cr_(7)C_(3)相;保温时间不足,合成粉体中有较多的Al_(2)O_(3)和Cr_(3)C_(2)相,保温时间过长,合成粉体中也会出现了Cr_(7)C_(3)相。当铝过量20 at%,合成温度为970℃,保温2 h时,可批次稳定地得到高纯度Cr_(2)AlC陶瓷粉体。

燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的机理研究

利用淬火实验并结合XRD、SEM研究了燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理.实验结果表明,燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理是溶解再析出机制.即先生成的TiC晶核重新溶解到Ti-Al熔体中,同时三元碳化物开始析出并发育成层状结构.反应可以分为三个阶段:A.预热阶段;B.初始反应阶段;C.溶解析出阶段.

温压与冷压法制备三元碳化物Cr_2AlC坯体的致密化机理

以球磨Cr、Al、C_4(石墨粉)单质粉末制成的混合粉末为原料,分别采用温压和冷压法,在不同压力下制备三元碳化物Cr_2Al坯体;利用Kawakita模型建立温压、冷压坯体相对密度和压力间关系,用松装密度测定仪、显微硬度计、OM、SEM、EDS和阿基米德原理表征粉末松装密度、粉末及坯体显微硬度、组织、形貌、分布和坯体密度。结果表明:Kawakita模型拟合方程的精确度高,由于单质粉末经球磨后产生"核壳"结构,改变整体粉末性能,使得球磨粉初始屈服强度值在Cr粉和Al粉之间,且在冷压条件下与模型拟合值相似,而温压Al粉的高温蠕变使得球磨粉初始强度拟合值小于试验值;Al粉在温压和冷压条件下不同的变形性和加工硬化造成的温、冷坯体组织差异均导致了Kawakita模型拟合误差。

不同气氛和素坯密度对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

实验结果表明 ,Ti:Al:C =2 :2 :1(摩尔比 )体系燃烧合成Ti3AlC2 的环境气氛若为真空 ,燃烧产物主要为TiC ,若为氩气 ,燃烧产物主晶相为Ti3AlC2 ;增加反应物原料的素坯密度 ,可较大程度地提高燃烧产物中Ti3AlC2 的含量。

Mo原子固溶对Cr_(2)AlC力学性能及摩擦学性能的影响

采用热压烧结技术制备Cr_(2)AlC材料,并通过Mo元素复配对Cr_(2)AlC进行固溶强化,研究不同固溶比下(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC陶瓷的力学性能及宽温域摩擦学性能影响。研究结果表明,Mo原子固溶导致Cr_(2)AlC晶格畸变,力学性能显著提升,但是当Cr/Mo原子比为1时,固溶材料的硬度、抗弯强度与断裂韧性急剧下降。由于Mo原子的固溶强化作用,(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC在中低温环境下表现出更好的耐磨性能,但是在高温环境下(Cr_(1-x)Mo_(x))_(2)AlC磨痕表面并没有形成连续的釉质层或润滑膜,相比于Cr_(2)AlC,固溶材料表现出较差的高温摩擦学性能。

化学炉自蔓延高温合成Nb_(2)AlC粉体研究

以Nb、Al、C单质粉为原料,按照Nb、Al、C摩尔比为2∶1.2∶1配制原料混合物,采用Ti+C“化学炉”自蔓延高温合成了Nb_(2)AlC粉体。利用XRD和SEM研究了Nb_(2)AlC粉体的物相组成和微观形貌。结果表明:合成产物的主相为Nb_(2)AlC,同时含有少量副产物NbC_(x)和Nb_(2)Al_(x);Nb_(2)AlC单片结构为块状或层状,各个单片间排列呈现层状结构。通过化学炉自蔓延高温合成技术,能为反应提供足够的热量,促进了中间产物更迅速进一步反应,有利于Nb_(2)AlC相的形成。

无压烧结法制备高纯Cr_(2)AlC颗粒

文章采用无压烧结法制备Cr_(2)AlC颗粒,通过改变原料Cr、Al、C的配比、烧结温度及保温时间,观察各种条件下的Cr_(2)AlC颗粒显微结构。实验发现,当Cr粉、Al粉、石墨粉三种原始粉末摩尔配比为2:1.1:1,烧结温度为1350℃,保温时间为30 min时制备的Cr_(2)AlC颗粒纯度最高。

铜包覆Ti_(2)AlC增强铜基复合材料的制备及性能

通过化学镀技术在Ti_(2)AlC粉体表面镀上一层金属铜,然后以铜粉、镀铜Ti_(2)AlC粉为原料,采用烧结法制备了10%Ti_(2)AlC/Cu复合材料。结果表明:化学镀铜溶液pH为11~12时,Ti_(2)AlC粉体表面的铜镀层光滑致密、不易脱落。10%Ti_(2)AlC/Cu复合材料的组织分布均匀,镀铜Ti_(2)AlC颗粒与铜基体结合紧密;复合材料相对密度为94.31%,导电性能和硬度相对于纯铜稍有下降;复合材料的平均摩擦系数随着载荷的增加稍微下降,从10 N时的0.4862到30 N时的0.3858,相对于纯铜有明显降低;复合材料的磨损率随着载荷增加逐渐下降,从10 N时的0.208 g·N^(-1)·m^(-1)变为30 N时的0.147 g·N^(-1)·m^(-1)。表明复合材料具有较好的耐磨性。

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面Cr_(2)AlC涂层的制备与耐蚀性能

采用直流磁控溅射技术在304不锈钢双极板表面沉积Cr_(2)AlC MAX相涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对涂层的形貌、微观组织进行分析;采用电化学方法研究了Cr_(2)AlC涂层对不锈钢在0.01 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中耐蚀性能的影响。结果表明:涂层致密均匀,主要由Cr_(2)AlC MAX相组成;沉积Cr_(2)AlC涂层后,304不锈钢的腐蚀电流密度为2.43×10^(-7)A·cm^(-2),下降了两个数量级;恒电位极化后,阳极和阴极的电流密度分别稳定在2.44×10^(-8)和2.3×10^(-7)A·cm^(-2);在腐蚀介质中的电荷转移电阻值高于105Ω·cm^(2),表明Cr_(2)AlC涂层在质子交换膜燃料电池模拟环境中具有良好的耐腐蚀性能。

Cr_(2)AlC涂层相结构演变对力学性能的影响

采用电弧复合磁控溅射技术在镍基高温合金基底表面沉积了Cr-Al-C涂层,通过后续热处理获得了高纯Cr_(2)AlC MAX相涂层,研究了Cr_(2)AlC涂层在1073、1123、1173和1223 K退火2 h后的微观结构演变及其对力学性能的影响。利用XRD、SEM和EDS表征了涂层的相结构、表面/截面形貌和元素分布,利用Vickers压痕仪和纳米压痕仪分析了涂层的硬度和韧性等力学性能。结果表明,随着退火温度的升高,Cr_(2)AlC相逐步分解转变为Cr_(2)Al、Cr_(7)C_(3)和Cr_(23)C_(6)相,元素间扩散作用逐渐增强,但相结构演变没有导致涂层/基底界面的失配,且涂层依然能够保持较高的硬度(超过11 GPa)和弹性模量(超过280 GPa)。由于脆性CrC_(x)相的形成和Al元素的扩散,高温退火后涂层的韧性有轻微下降。

铁基非晶软磁粉的雾化法制备研究

采用水气雾化制粉技术制备了FeSi_(5.4)B_(2)Cr_(1.7)C_(0.5)铁基非晶软磁合金粉,利用激光粒度分析仪、扫描电镜、X射线衍射和DSC差式扫描量热仪等分析手段研究了雾化工艺参数对合金粉体物理性能的影响以及磁性能的影响。结果表明,水气联合雾化非晶软磁合金粉微观形貌好、粒度细小、综合软磁性能优异。

一种微米柱透射电镜试样的制备方法

以Cr_(2)AlC涂层为例,详细介绍了一种基于微米柱的透射电镜试样制备方法。先利用高强度离子束将微米柱连同保护层下方区域四周的材料去除,形成长为10μm,深为6μm,厚为1μm的微米片,最后利用离子束将微米片减薄至透射电镜可观察的厚度。试样制备过程需在待减薄微米柱的两侧及顶端沉积保护层,以避免减薄过程中对微米柱产生加工损伤,从而获得高质量的透射电镜试样。