Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体电学、力学和热学性能的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体的晶格结构、结构稳定性、电子结构、力学和热学性质进行了系统的理论研究.研究结果表明:Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体具有金属性,都是热力学和力学稳定的脆性材料;Sn原子掺杂能在一定程度上提高材料的力学性能,当Sn原子掺杂浓度为0.75时有最大的体积模量,而掺杂浓度为0.5时有最大剪切模量.此外,Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体都具有较高的熔点和德拜温度,其中Ti_3AlC_2,Ti3(Sn_(0.25)Al_(0.75))C_2和Ti3(Sn_(0.5)Al_(0.5))C_2在室温下的晶格热导率均能达到40 W/(m·K)以上,是良好的导热性材料.

Al含量对TiAlN涂层的组织和抗氧化性能的影响

采用阴极电弧蒸发镀在WC-Co硬质合金基体表面沉积两种不同Al含量的(Ti_(1-x)Al_x)N涂层,比较了(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层和(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层的组织和抗氧化性能。结果表明:两种涂层的主要相都是呈NaCl型面心立方结构的TiN。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层晶格常数较小,固溶强化作用较大,具有较高的硬度。与(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层相比,(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层900℃氧化后增重较少。XRD和SEM分析结果表明氧化后TiAlN涂层会形成Al_2O_3和TiO_2氧化物,且Al_2O_3对涂层中TiO_2析出有抑制作用,氧化后Al含量较高的(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层的Al_2O_3和TiO_2含量较低,表面的氧化物颗粒尺寸也较小。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层抗氧化性能优于(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层。

(Ti_(1-x),W_x)C基金属陶瓷制备、组织与性能

采用碳热还原法制备了不同W含量的(Ti1-x,Wx)C固溶体(摩尔分数x=0.00,0.07,0.17,0.32),研究了反应温度对产物的物相组成和(Ti,W)C粉末特性的影响,并以(Ti1-x,Wx)C为硬质相制备了(Ti1-x,Wx)C-20Ni金属陶瓷,对其组织和力学性能进行表征.结果表明:随着温度升高,TiO2和WO3被逐步还原并碳化;(Ti1-x,Wx)C固溶体粉末的晶粒尺寸和晶格参数均随W含量的提高而降低;(Ti1-x,Wx)C基金属陶瓷组织中无明显芯/环结构,随着W含量的提高,陶瓷晶粒细化、孔洞数量减少、组织更均匀;当W含量为x=0.17,0.32时,其综合力学性能较好.

碳氮化钛的微波合成

以不同种类、粒度大小的TiO2和碳黑为原料,采用微波合成的方法制备Ti(CX、N1-X)固溶体。对合成样品进行X衍射分析,并结合热力学、动力学理论对结果进行分析。结果表明,严格控制反应温度、时间、气氛和压力,可以在较低温度下得到预定x值的单相Ti(CX、N1-X)固溶体。