MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti3C2Tx引入量为30 mg时,所制MoS2/Ti3C2Tx异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。

Ti_2AlC/TiAl复合材料的高温氧化性能研究

利用放电等离子烧结(SPS)技术,原位制备Ti2AlC/TiAl和Ti2AlC/TiAl(Nb,B)复合材料,并研究其在900℃和1000℃的高温氧化性能。研究发现,掺加Nb,B后复合材料的抗氧化性能明显提高,1000℃氧化30h时氧化层厚度为50μm～60μm,未掺入Nb,B时其厚度约为170μm。在氧化层和复合材料交界处结构疏松出现许多孔洞,Nb原子在高温时向表面层富集使复合材料抗氧化性能提高,富Nb层的存在即可以阻挡氧原子的继续渗入,又可以作为扩散障,减少Kirkendall效应;加入B后,组织明显细化,氧化反应初始阶段氧化物的形核增多。

添加Al_2O_3对Ti_3SiC_2复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2-Al2O3复合材料,研究热压温度和Al2O3含量对Ti3SiC2-Al2O3复合材料相组成、力学性能及抗氧化性能的影响。结果表明:采用反应热压烧结,可以在1450℃烧结得到致密度高、性能良好的Ti3SiC2-Al2O3复合材料。添加Al2O3可以起到第二相增强的作用,从而提高材料的强度。随着添加量的增加,复合材料的力学性能先提高后降低,当Al2O3添加量为20%(质量分数)时断裂韧性达最大值(7.10 MPa-m1/2),当Al2O3添加量为30%时抗弯强度达最大值(512 MPa)。Al2O3在高温下与TiO2反应生成具有耐高温和高抗热震性能的Al2Ti O5,可以有效提高Ti3SiC2基复合材料高温抗氧化性能。

热压制备Ti_3SiC_2/MgAl_2O_4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。

SCS-6 SiC/Ti_2AlNb复合材料的界面反应及机理

运用量子化学计算理论,求出了有关化合物的热化学参数,并根据有关热力学模型,计算了金属间化合物Ti2AlNb中元素的活度,由此计算了SCS-6SiC长纤维增强Ti2AlNb金属间化合物复合材料界面反应的Gibbs函数变值ΔrG,用ΔrG判据推测了界面反应产物并与透射电镜实验结果进行了对比分析。研究表明,由于Ti2AlNb中原子结合力较Ti3Al强,因而SCS-6SiC/Ti2AlNb复合材料的界面反应较SCS-6SiC/Ti3Al轻。反应初期形成晶粒非常细小的TiC,Ti5Si3,晶粒较大的TiC和Ti3Si是由于元素扩散和反应所形成。在对复合材料的热暴露中,这些反应产物均进一步长大,并由于反应Ti3Al+C→Ti3AlC,在Ti2AlNb基体中形成一些三元反应产物Ti3AlC晶粒。

Ti3SiC2-SiC复合材料的耐磨擦磨损性能

以商用硅粉、碳粉、钛粉以及少量的铝粉为原料,利用放电等离子烧结技术原位反应制备了Ti_3SiC_2-SiC复合材料.利用盘销式摩擦磨损实验机测试了Ti_3SiC_2-SiC复合材料的耐摩擦磨损性能.结果表明:随着SiC含量的增加,材料相对于硬化钢的摩擦系数和磨损系数均呈下降趋势,这表明SiC的引入提高了复合材料的抗摩擦磨损性能.Ti_3SiC_2单相材料摩擦系数在0.8～1.0之间,而Ti_3SiC_2-40vol%SiC复合材料在稳态下的摩擦系数达到了0.5,Ti_3SiC_2-40vol%SiC复合材料相对于Ti_3SiC_2单相材料的磨损系数下降了一个数量级.Ti_3SiC_2-SiC复合材料的高抗磨损性归因于磨损类型的改变以及SiC良好的抗氧化性能.

Ti_3SiC_2的加入对Ag-MoS_2-graphite复合材料力学及摩擦磨损性能的影响

采用热压烧结技术制备了Ag-Mo S2-graphite和Ag-Mo S2-graphite-Ti3Si C2两种银基自润滑复合材料,考察了两种材料的致密度、硬度、弯曲强度及其在不同环境(大气和低真空)中的摩擦磨损性能.结果表明:低润湿性使得Ti3Si C2与基体界面处的孔隙增多,降低了致密度和弯曲强度,但对硬度影响不明显;摩擦过程中Ti3Si C2颗粒易于从基体材料表面剥落,阻碍了润滑膜的形成,造成Ag-Mo S2-graphite-Ti3Si C2复合材料的摩擦系数高于Ag-Mo S2-graphite复合材料;但Ti3Si C2的添加能够明显提高复合材料在大气中的耐磨性能,这主要与摩擦过程中的材料转移和摩擦化学反应有关.

Al_2O_3/Ti_3SiC_2层状复合材料的制备与性能

采用两种方法制备Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料,一是原位-热压法,即Ti3SiC2是在层状材料的制备过程中同时被合成的;一是分步法,即制备过程分两步进行,首先制备出Ti3SiC2高纯粉,再采用热压法进行烧结制备层状材料。两种方法制备的Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料强度保持在450MPa以上,断裂功达到1200～1560J/m2,相对Al2O3块体材料提高十余倍。另外,不同的制备方法得到不同的组成和显微结构,决定了这两种Al2O3/Ti3SiC2层状复合材料性能的差异:前者强度较高韧性较低,后者强度较低而韧性较高。

原位热压反应制备Ti_3AlC_2/TiB_2复合材料

Ti3AlC2综合了陶瓷和金属的诸多优点,有着潜在的广泛应用前景。然而,单相Ti3AlC2的硬度和强度偏低,限制了它的广泛应用。引入第二相形成复合材料是解决上述问题的一个有效方法。以Ti粉、Al粉、石墨和B4C粉为原料采用原位热压方法成功地合成了Ti3AlC2/TiB2复合材料。利用DSC和XRD对其反应路径作了详细研究,并利用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了表征,最后测试了复合材料的硬度和强度。结果表明用B4C-Ti-Al-C体系,可以在较低温度下合成致密的无杂质Ti3AlC2/TiB2复合材料;引入的TiB2明显提高了Ti3AlC2的硬度和强度。

SiO_(2f)/SiO_2复合材料与TC4,Ti_3Al和TiAl的钎焊

在880℃/10min规范下,采用AgCuTi活性箔带钎料完成了SiO2f/SiO2/TC4,SiO2f/SiO2/Ti3Al和SiO2f/SiO2/TiAl三种接头的连接,每种接头界面均结合良好。接头显微组织结果表明,三种接头组织形貌较为相似,均在靠近SiO2f/SiO2母材的界面处形成了一层薄薄的扩散反应层组织,在该组织中出现了Ti和O的富集。分析认为,钎焊过程中钎料中的Ti会优先向SiO2f/SiO2母材边缘扩散,同时,金属母材中的元素在液态钎料的作用下不断向钎缝中溶解,其中一部分母材中的Ti也会向复合材料母材边缘扩散,两种不同来源的Ti共同与SiO2发生反应生成Ti-O相,根据三种接头扩散层中Ti和O的原子比例推断Ti-O相为Ti2O。三种接头的钎缝基体区主要由白色组织和灰色组织共同组成,其中白色组织中富含Ag,主要以Ag基固溶体形式存在,而灰色组织中富含Ti和Cu,二者结合生成Ti-Cu组织。

激光熔敷Ti_5Si_3/NiTi_2复合材料涂层的组织与耐磨性

以 Ti-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制备出了以金属间化合物Ti5Si3为增强相、以NiTi2为基体的Ti5Si3/NiTi2金属间化合物快速凝固耐磨复合材料涂层.Ti5Si3/NiTi2复合材料涂层的硬度高、组织均匀、致密、与基材之间为完全冶金结合,在干滑动磨损试验条件下具有很好的耐磨性.

Al_2O_3对Ti_3SiC_2/Al_2O_3复合材料性能及显微结构的影响

采用SPS烧结方法,通过测定密度、气孔率、硬度、抗弯强度以及组织观察,系统地研究了Al2O3对Ti3SiC2/ Al2O3复合材料性能的影响。结果表明,在Ti3SiC2中添加适量Al2O3可以在强度及断裂韧性略有增加的前提下,大幅度提高材料的硬度,维氏硬度最高可达10.28GPa。当Al2O3含量过高时,材料强度、断裂韧性的下降是由于Al2O3的团聚所致。

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。

SiC含量对Ti_3SiC_2/SiC复合材料性能的影响

采用反应热压烧结法制备了Ti3SiC2/SiC复合材料,针对SiC含量对该复合材料致密化程度、力学性能以及应力-应变行为的影响进行了研究。结果表明:(1)随着SiC含量的增加,试样难于致密,试样需要在更高的温度才能达到较高的致密度;(2)随SiC含量的增加,Ti3SiC2/SiC复合材料弯曲强度和断裂韧性提高,但SiC含量达到50%时,由于复合材料含有较多的孔洞,使强度和断裂韧性降低;(3)Ti3SiC2/SiC复合材料在常温下表现为非脆性断裂。

Ti_3SiC_2/SiC复合材料的抗高温氧化性研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/SiC复合材料,针对不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC复合材料在1100～1500℃下恒温氧化20 h的氧化行为进行了研究。结果表明:(1)适量SiC的引入能有效的提高Ti3SiC2/SiC复合材料的抗高温氧化性能;(2)复合材料的氧化膜分内外两层,外层成分为TiO2,逐渐向内层过渡为TiO2和SiO2的混合物。

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。

Cu/Ti_3SiC_2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。

Ti_3SiC_2/Cu复合材料的制备与性能

三元层状化合物Ti3SiC2兼具陶瓷和金属的性能,受到材料研究者的广泛关注。该文采用热压工艺制备Ti3SiC2/Cu复合材料,研究Ti3SiC2含量及烧结温度对复合材料密度、抗弯强度、弹性模量、电阻率等性能的影响。结果表明,复合材料的相对密度对其性能有着重要的影响。当Ti3SiC2的质量分数在60%~80%范围内,其它参数保持不变时,降低Ti3SiC2的含量或者提高烧结温度,复合材料的相对密度增大,抗弯强度和弹性模量提高,电阻率下降。由于复合材料中陶瓷相占主要部分,因此复合材料的断裂方式为脆性断裂。其中烧结温度为980℃,保温时间为120 min的工艺下制备的60%Ti3SiC2/Cu复合材料具有最高的抗弯强度516 MPa;烧结温度1 200℃,保温时间30 min的工艺下制备的70%Ti3SiC2/Cu复合材料具有最低的电阻率0.155μΩ-m。

热压TiAl/Ti_2AlC复合材料的相形成规律

采取原位热压方法 ,利用 Ti、Al、Ti C为原料合成了 Ti Al/ Ti2 Al C复合材料。通过 X衍射图谱 ,分析了从 6 0 0℃到 130 0℃该合成过程的相形成规律。Ti、Al、Ti C的反应大致可分为 2个阶段 :90 0℃之前 ,Ti和 Al反应生成 Ti Al金属间化合物 ;90 0℃之后 ,Ti Al金属间化合物和 Ti C反应并合成致密 Ti Al/ Ti2 Al C复合材料。讨论了这 2个阶段的反应机理及烧结产物的微观结构特点。

Ti_3SiC_2复合材料的研究进展

Ti3SiC2是一种具有优良性能的可加工陶瓷材料。通过与第二相的复合,Ti3SiC2复合材料克服了单一材料的某些缺点,扩大了Ti3SiC2的应用领域。颗粒弥散增强Ti3SiC2复合材料,相对于Ti3SiC2单相材料,具有更高的硬度、耐磨性和强度,但是损失了部分可加工性与韧性。Ti3SiC2作为超硬复合材料的结合剂,克服了金属结合剂与陶瓷结合剂的缺点,而保留了各自的优点。这种超硬复合材料相对于传统超硬复合材料,具有独特的优势。Ti3SiC2/金属复合材料的硬度通常明显高于Ti3SiC2单相材料,可以在不明显降低金属导电性、导热性的基础上,提高金属材料的耐磨性。Ti3SiC2作为弱层与Al2O3形成的层状复合材料,可以有效抑制微裂纹扩展,从而获得具有极高韧性的层状陶瓷复合材料。