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。

机械合金化-低温烧结Ti_3SiC_2导电陶瓷材料

采用化学计量比为3Ti/Si/2C的单质粉体为反应原料,通过机械合金化工艺和热处理制备高纯度的Ti3Si C2陶瓷粉体,研究了热处理温度对提高机械合金化混合粉体中Ti3Si C2纯度的影响。研究表明：在球磨转速400 r/min,球磨时间10 h的条件下,合成以Ti3Si C2为主相的混合粉体,其中Ti3Si C2含量为75.5vol%,同时出现表面灰黑色且坚硬的不规则块体,成分与球磨粉体相似。在热处理温度为850~1000℃范围内,混合粉体中Ti3Si C2的含量随着热处理温度的升高而提高,当热处理温度为1000℃时,计算粉体中Ti3Si C2的含量高达98.5vol%。

多孔Ti_3SiC_2在硝酸和王水中的腐蚀行为（英文）

采用摩尔比为3:1.2:2的TiH_2、Si和石墨粉末反应合成高纯度多孔Ti_3SiC_2。通过浸泡实验研究多孔Ti_3SiC_2在硝酸和王水中的腐蚀行为。采用扫描电镜、X射线衍射、能谱仪和X射线光电子能谱仪分析样品腐蚀前后的形貌、成分和元素含量,确定腐蚀产物和腐蚀机制。结果表明:多孔Ti_3SiC_2在稀硝酸和王水中腐蚀严重,浸泡600 h质量损失分别为26.9和132.5μg/cm^2,Ti_3SiC_2在腐蚀过程中转化为Ti_5Si_3。而具有相似孔隙率和孔径的多孔Ti_5Si_3在硝酸和王水中浸泡600 h后质量损失分别为9.34和7.06μg/cm^2,表现出更好的抗腐蚀性。多孔Ti_3SiC_2在硝酸和王水中的腐蚀行为归因于其特殊的显微组织。

引入Al组元对Ti_3SiC_2材料结构和性能的影响

向Ti3Si C2材料中引入Al、Al-Si合金粉,研究Al组元对Ti_3Si C_2材料致密度、力学性能、相组成及显微结构的影响。结果表明:引入适量的Al、Al-Si合金粉,能够促进Ti3Si C2材料的生成,可以得到纯度更高的Ti3Si C2材料,且引入Al-Si的效果较为明显;会生成Ti_3Si(1-x)AlxC_2,随着Al、Al-Si合金粉含量的增加,生成较多的Ti_3Si(1-x)AlxC_2,从而降低Ti3Si(Al)C_2材料的体积密度能生成固溶相,起到固溶强化的作用,可得到性能良好Ti3Si C材料,有助于提高Ti_3Si C材料的力学性能,当引入量为0.3Al-Si合金粉时,抗弯强度为352 MPa,断裂韧性为5.68 MPa·m1/2。

钛表面激光熔覆原位制备Ti_5Si_3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.

Ti-6Al-4V合金激光表面合金化制备Ti_5Si_3/Ti耐磨复合材料涂层研究

利用预涂 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化 ,制得以初生及共晶金属间化合物 Ti5Si3为增强相的快速凝固“原位”耐磨复合材料表面改性层 ,研究了激光表面合金化 Ti5Si3/β- Ti耐磨复合材料表面改性层的显微组织及其在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下的耐磨性能。结果表明 :利用 Si粉对 Ti- 6Al- 4V合金进行激光表面合金化处理后 ,合金层硬度及耐磨性大幅度提高。

TiAl－V－Si合金中Ti_（5）Si_3析出相与基体相的取向关系

通过电子显微分析，发现在热等静压的ＴｉＡｌ－Ｖ－Ｓｉ合金中有大量的硅化物沿层状结构的相界面析出，这些硅化物为Ｔｉ_５Ｓｉ_３相，通常为近六角形的薄片．Ｔｉ_５Ｓｉ_３相与层状结构基体相（α_２和γ相）间具有如下的固定取向关系［０００１］_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／［０００１］_（Ｔｉ_３Ａｌ），（３１２０）_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３），／／（１０１０）_（Ｔｉ_３Ａｌ）［０００１］_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／［１１１］_（ＴｉＡｌ），（４１５０）_（Ｔｉ_５Ｓｉ_３）／／（１１０）_（ＴｉＡｌ）

激光熔敷Ti_5Si_3/(NiTi_2+β+Ti_5Si_3)复合涂层组织与耐磨性

为了提高钛合金的干滑动磨损耐磨性能,以Ti-Si-Ni混合合金粉末为原料对BT9钛合金进行激光熔敷处理,制备出以金属间化合物Ti5Si3为耐磨增强相的快速凝固'原位'耐磨复合涂层,利用金相、SEM、XRD等技术分析了涂层的成分及显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:涂层中Ti5Si3初生相均匀分布于NiTi2-β-Ti5Si3共晶基体上,整个涂层组织均匀、致密、无气孔、无裂纹;涂层与钛合金基材形成了良好的冶金结合,涂层具有很高的硬度,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性能.

激光熔敷Ti_5Si_3增强金属间化合物耐磨复合材料涂层组织及耐磨性研究

以 Ni- 5 9Ti- 2 1Si合金粉末为原料 ,利用激光熔敷技术在 BT9钛合金表面制备了含 Ti5Si3金属间化合物的耐磨复合材料涂层 .利用光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱仪及 X射线衍射仪观察分析了复合材料涂层的显微组织结构 ;同时考察了复合材料涂层在室温滑动干摩擦条件下的耐磨性能 .结果表明 :复合材料涂层主要组织包括Ti5Si3增强相、金属间化合物 Ni Ti2 与少量β钛基固溶体及 Ti5Si3共晶 ;其组织结构均匀 ,与基体之间为完全冶金结合 ;复合材料涂层具有硬度高、抗粘着磨损能力强的特点 ,在滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性及良好的承载能力 ;其磨损质量损失随载荷增大变化很小 .

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.

原位热压制备Ti_3Si_(0.8)Al_(0.4)C_(1.95)固溶体陶瓷

以Ti、Si、Al和C(石墨)元素粉为原料,采用原位热压烧结法制备了高纯度的Ti3Si0.8Al0.4C1.95层间固溶体陶瓷块体材料,研究了合成温度对产物纯度的影响,测试分析了制备材料的相组成及显微结构,测试了制备材料的密度、抗弯强度及电阻率等特性。结果表明,适当的热压烧结温度为1550℃左右,偏高或偏低都导致TiC及Ti5Si3等杂相的生成;微观结构为典型的板状晶,晶粒内部的层状结构清晰可见;材料的密度、抗弯强度和电阻率均介于Ti3SiC2和Ti3AlC2两者之间。

电子束表面合金化制备Ti_5Si_3/TiAl复相合金改性层

通过使用高能量密度的电子束高速扫描预先涂有Si粉的TiAl合金表面,"原位"制得了以高硬度金属间化合物Ti5Si3为增强相、以TiAl、Ti3Al为基体的复相合金表面改性层。利用光学显微镜、电子探针、能谱仪及X射线衍射仪分析和研究了电子束表面改性层的显微组织结构;同时测试了沿改性层深度方向的硬度分布。结果表明:表面改性层由TiAl、Ti3Al、Ti5Si3相组成,Ti5Si3相的形态及分布沿层深方向呈现梯度变化,在表层为粗大的六棱柱状结构,沿改性层向内,其中、下部由于冷却速度相对较快,硬质相的形态及分布趋于细小、密集;改性层与基体间没有明显的界面,为完全的冶金结合;改性层具有较高的硬度,显微硬度最高达到895,约为基体的3倍。

Ti_5Si_3的研究进展

概述了Ti5Si3的物理结构和化学性质,展现出其熔点高、密度低、电阻率低、硬度高、高温强度大、抗高温氧化性能好和化学性质稳定等性质。对Ti5Si3合金材料及其薄膜的固固、固液、固气和气气反应制备工艺及其优缺点进行了较为系统的阐述。并结合Ti5Si3的优良性能,对其在高温结构材料、镀膜材料、电子器件、微电极和微传感器材料领域的应用进行了重点介绍。

钛硅共晶系合金结晶过程与微观形貌

观察和分析了钛硅共晶系合金的共晶结晶过程以及微观组织中Ti5Si3相的典型形貌。结果表明,亚共晶与共晶钛硅合金中Ti5Si3相在共晶析出时均生长成棒状甚至颗粒状。更细致的观察发现,Ti5Si3相的截面形貌为六角形,具有光滑的120°夹角界面,而且中心部位嵌有非共格的球形α-Ti颗粒。同时,Miedema理论计算结果表明,Ti5Si3相比β-Ti相具有更负的生成热,是钛硅共晶系合金中两相共晶时的领先相。

金属间化合物Ti_5Si_3制备技术的研究进展

介绍了金属间化合物Ti5Si3的制备技术及研究现状,并从改善其室温脆性和断裂韧度等方面简述了改善Ti5Si3性能的途径。

TA2钛表面激光合金化制备耐1000℃高温氧化Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层

为了提高钛和钛合金表面的抗高温氧化能力,使用先预置一层硅粉后预置一层铝粉方式,采用激光合金化技术在TA2钛表面制备出耐1000℃高温的Ti_5Si_3/Ti_3Al复合涂层,并采用XRD、SEM和等温氧化技术对激光合金化后涂层的组织特征和1000℃、50h空气等温氧化性能进行了系统研究。研究结果表明:涂层主要由初生的Ti_5Si_3相和Ti_5Si_3/Ti_3Al共晶组织组成;复合涂层经过1000℃、50h空气等温氧化后的氧化增重速率约为基体的1/12;复合涂层的氧化产物主要是Ti O_2、Al_2O_3和SiO_2;复合涂层中Ti_5Si_3和Ti_3Al两相的存在是其抗高温氧化性能提高的主要原因。

MA及原位-热压合成TiC/Ti_5Si_3复合材料

以Ti粉、Si粉和C粉为原料,利用高能球磨及热压工艺合成了TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料。研究了工艺条件尤其是热压温度对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合DSC、XRD和SEM对反应合成机理进行探讨。结果表明:通过优化合成工艺,高能球磨12 h,热压温度1 400℃时,烧结6 h得到了高纯度的TiC/Ti5Si3陶瓷复合材料;合成过程为:反应开始时发生Ti+C■TiC,反应ΔG=-167.72 kJ/mol。2 h时发生5TiC+8Si■Ti5Si3+5SiC,反应ΔG=-62.12 kJ/mol,当6 h时发生3SiC+8Ti■Ti5Si3+3TiC,反应ΔG=-697.8 kJ/mol。显微结构表明:TiC/Ti5Si3复合材料的合成过程伴随Si熔融,该材料以TiC-Si-Ti5Si3形式相结合,其中Si为黏结剂。

冷喷涂制备γ-TiAl表面Ti(Al,Si)_3扩散涂层的高温氧化行为（英文）

通过冷喷涂Al-20Si合金涂层及后续热扩散处理在γ-Ti Al合金表面制备Ti(Al,Si)_3扩散涂层。对涂层进行900°C下1000 h等温氧化和120次循环氧化来测试其抗氧化性能。通过扫描电子显微镜、X-射线衍射以及电子探针分析涂层氧化前后的组织和相转变。结果表明:该扩散涂层具有良好的抗氧化能力,其氧化增重只有基体合金的四分之一。由于在氧化过程中涂层与基体发生互扩散,氧化后的涂层退化为3层:Ti Al2内层、由Ti(Al,Si)_3和富Si相组成的中间层以及多孔层。

Nb丝增韧TiAl/Ti_5Si_3基复合材料组织与性能的研究

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧Ti Al/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理。通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况。结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较Ti Al/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%。

Si对Ti-46Al-5Hf-0.6B合金凝固组织的影响

为研究Si对Ti-46Al-5Hf-0.6B(原子百分比)合金铸态组织的影响,将名义成分为Ti-46Al-5Hf-0.6B-xSi(x=0,0.5%,1.5%,3%)合金用电弧熔炼法在氩气保护下制成纽扣锭.合金宏观和微观组织的特征采用OM、SEM、XRD技术进行分析.结果表明:Si在合金中形成Ti5Si3相,Ti5Si3相的数量和形态随Si含量的增加而变化.当Si的原子数等于0.5%、1.5%、3.0%时,合金凝固组织分别为近片层的粗大柱状晶、细化的柱状晶和以块状和条状Ti5Si3为初生相的等轴组织.Ti5Si3为脆性相,Si的原子数应小于1.5%.