Ti_3SiC_2/SiC复相陶瓷的抗氧化性研究

利用热等静压原位合成技术制备了Ti3SiC2/SiC复相陶瓷,对其高温氧化行为进行了研究。结果表明,Ti3SiC2/SiC复相陶瓷在空气中静态氧化时的氧化增重符合抛物线规律,有比纯Ti3SiC2更好的抗氧化性能,并且在1400℃的长时抗氧化性能优于1200℃。

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。

Ti_3SiC_2/4SiC复相陶瓷的高温力学性能研究

为了进一步了解Ti3SiC2/nSiC复合材料优良的综合性能,特别是其高温力学性能,本文以热等静压原位合成技术制备的Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷为试验材料,对其高温拉伸和高温弯曲行为进行研究。结果表明:Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗拉强度比室温抗拉强度高;Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗弯强度在900℃出现一极大值,1000℃后具有好的高温塑性。

Ti_3SiC_2-64vol%SiC复相陶瓷高温氧化机理研究

采用热等静压原位合成了高致密的Ti3SiC2-64vol%SiC复相陶瓷.通过热重实验研究其在1100～1450℃中空气气氛的高温氧化行为和机理.研究显示,复相陶瓷的等温动力学曲线遵循抛物线型氧化或抛物线型-直线型氧化规律.SiC(64vol%)的引入显著提高了Ti3SiC2-SiC材料的抗氧化能力.XRD及SEM-EDS分析显示,氧化膜由外层金红石型TiO2和非晶态SiO2组成,过渡层为TiO2与SiO2混合物.高温下(1400℃),非晶态SiO2的形成改变了TiO2膜的生长形态,形成致密TiO2膜,有效阻碍了氧的扩散.长时间氧化其抛物线速率常数比在1200℃下氧化低一个数量级.材料在1400℃下的抗氧化性能明显优于在1200℃下的抗氧化性能.

天然高岭土碳热还原制备Al_2O_3/SiC复相陶瓷粉

以天然高岭土与碳黑为原料,采用原位碳热还原法,合成了Al2O3／SiC复相陶瓷粉末,探索了一条低成本合成Al2O3／SiC复相陶瓷粉末的新途径。对合成反映的热力学过程进行理论分析和实验研究,探讨了产物的合成条件。研究表明:反映合成过程分为2个阶段,首先是高岭土的脱水阶段。然后是分解产物的还原过程。分解出的莫来石及SiO2与碳发生还原反应,产物为Al2O3和SiC。

Y_2O_3对反应烧结Si_3N_4/SiC复相陶瓷组织和性能的影响

以低压铸造用升液管为研究目的,以Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为主料,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷。研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si。Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5%Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88%,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa。

烧结温度对Al_2O_3/SiC(n)纳米复相陶瓷性能的影响

采用极性分散剂 ,在微米Al2 O3 基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Al2 O3 /SiC(n)纳米复相陶瓷 ;研究了烧结温度对氧化铝纳米复相陶瓷性能的影响。研究结果表明 :烧结温度的不同使得烧结后Al2 O3 /SiC(n)

镀铜导电陶瓷颗粒Ti_3SiC_2对铜-石墨复合材料性能的影响

采用超声波化学镀覆技术在导电陶瓷颗粒表面,可获得均匀、连续的镀铜层。用粉末冶金法将镀铜Ti3SiC2与铜、石墨制备成镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料,用金相显微镜和扫描电子显微镜观察和分析了复合材料的显微组织和断口形貌,并测试了它们的电阻率、硬度和抗弯强度。结果表明:随镀铜Ti3SiC2含量的增加镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料的导电性、硬度和抗弯强度显著提高,并且各项性能明显优于不镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料。

人工神经网络在Al_2O_3/TiC/SiC多相陶瓷刀具材料开发中的应用

复相陶瓷刀具材料应用前景广阔。利用基于BP算法的人工神经网络技术,建立了预测颗粒增韧多相陶瓷刀具材料各组分体积百分含量的预测模型,模型应结合材料性能合理确定输入参数。利用该模型实际开发了Al2O3/TiC/SiC系复相陶瓷刀具材料,材料的力学性能满足要求。

溶胶-凝胶法引入烧结助剂制备SiC-Y_3Al_5O_(12)复相陶瓷

以碳化硅、六水硝酸钇、九水硝酸铝和六次甲基四胺为主要原料,通过溶胶-凝胶法引入Al2O3和Y2O3复合烧结助剂,液相烧结制备得到SiC-Y3Al5O12(Y3Al5O12简称YAG)复相陶瓷。采用DTA、TEM、XRD等分析测试技术研究了溶胶-凝胶法引入复合烧结助剂过程及复合烧结助剂对SiC-YAG陶瓷的烧结性能、力学性能、物相组成与显微结构的影响。结果表明:干凝胶在920℃左右已完全转变成YAG相,最终获得的YAG粒径小,并均匀分散在SiC表面的SiC-YAG复合粉体;复合粉体先干压、再等静压成型后,在1860℃下烧结45min,所制得复相陶瓷的相对密度达到了96.5%,抗弯强度达到486MPa,断裂韧性达到5.7MPa·m1/2。

Ti_3SiC_2基复合材料中第二相对抗氧化性能的影响

利用钨极氩弧熔敷技术以钛合金为基底制备了Ti_3SiC_2基复合材料,研究了第二相对复合材料抗氧化性能的影响.高温氧化试验分析结果表明,样品在1 100℃以下的抗氧化性良好;当温度升高到1 200℃时,复合材料的氧化速率变得迅速,符合抛物线-线性氧化规律.XRD,SEM和EDS分析结果表明,复合材料中的主要物相为Ti_3SiC_2,第二相为TiB_2,SiC和TiSi_2相,并且均匀分布在Ti_3SiC_2基体中.热力学分析结果表明,TiB_2和SiC相作为第二相可以提高Ti_3SiC_2的抗氧化性,而TiSi_2相作为第二相则降低Ti_3SiC_2的抗氧化性.

真空无压烧结Al_2O_3/Ti_3SiC_2复合陶瓷的原位合成工艺、结构与性能

采用真空无压烧结方法原位合成制备了一种Al2O3/Ti3SiC2复合陶瓷。采用XRD、SEM分析复合陶瓷的物相和结构,测试复合陶瓷的硬度和强度。试验结果表明,1 350℃保温2h,烧结的Al2O3/Ti3SiC2复合陶瓷,相对密度达到90%以上,生成Ti3SiC2物相的比例在80%以上。由于Al2O3均匀弥散分布,增强了Al2O3/Ti3SiC2复合陶瓷的强度,其中Al2O3含量为10wt%时,Al2O3/Ti3SiC2复合陶瓷的显微硬度和抗弯强度分别为5.3±0.4 GPa和352±6 MPa。

Ti_3SiC_2、Ti_3AlC_2复相材料高温抗氧化行为的研究

以Ti粉、Si粉、铝粉、石墨为原料,在1600℃热压烧结制得试样,对不同配比Ti3SiC2、Ti3AlC2复相材料在1100～1500℃下恒温氧化20 h的氧化行为进行研究。结果表明:热压法制备Ti3SiC2、Ti3AlC2复相材料在高温下具有比Ti3SiC2和Ti3AlC2更优良的高温抗氧化性能;由于试样氧化过程中产生了TiO2、SiO2、Al2TiO5和α-Al2O3,可有效提高试样的高温抗氧化能力。

用耐火粘土废砖粉制备Al_2O_3/SiC复相陶瓷材料的研究

以耐火粘土废砖粉为原料.无烟煤为还原剂,研究了碳热还原反应制备Al_2O_3/SiC复相陶瓷材料的反应过程,探索了其工艺参数对其反应的影响。结果表明,在适当的碳和氧化硅摩尔比,不低于1600℃时可以合成Al_2O_3/SiC复相陶瓷。随着还原反应温度的升高,保温时间的延长,碳含量的适量增加,原料粒度越细,都可以有效的促进反应进行。催化剂的加入对碳热还原反应有一定的影响。SEM观察表明Al_2O_3/SiC复相陶瓷中,SiC交错分布在刚玉之间。

Al_2O_3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20nm和150nm的SiC粉作为增强相,基体粉为亚微米的Al2O3粉(美国产),在1550～1750℃无压烧结,制备了Al2O3/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明,当采用20nmSiC粉作为强化相,加入量为3%时,断裂韧性从3 0MPa·m1/2提高到6.67MPa·m1/2,增加122.5%,材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织,发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体,单元体内各晶粒之间结合牢固,这种微观结构有利于Al2O3/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.

层状Ti_3SiC_2陶瓷的组织结构及力学性能

利用热压烧结TiH2,Si和C粉获得了致密度大于98%的层状Ti3SiC2陶瓷。利用压痕法,在不同的载荷下测定了材料的维氏硬度,发现其硬度值随载荷的增加而降低,在最大载荷30kg时,硬度值为4GPa。压痕对角线没有发现径向裂纹的出现。这归因于多重能量吸收机制——颗粒的层裂、裂纹的扩展、颗粒的变形等。利用三点弯曲法和单边切口梁法测定了材料的强度和韧性分别为270MPa和6.8MPa·m1/2。Ti3SiC2材料的断口表现出明显的层状性质,大颗粒易于发生层裂和穿晶断裂,小颗粒易被拔出。当裂纹沿平行于Ti3SiC2基面的方向扩展造成颗粒的层裂,当裂纹沿垂直于基面的方向扩展时,裂纹穿过颗粒的同时,在颗粒内部发生偏转,使裂纹的扩展路径增加。裂纹的扩展路径类似人们根据仿生结构设计的层状复合材料。裂纹在颗粒内的多次偏转、裂纹钉扎以及颗粒的层裂和拔出等是材料韧性提高的主要原因。此外,在室温下得到的荷载-位移曲线,说明Ti3SiC2材料不象其它陶瓷材料的脆性断裂,而是具有金属一样的塑性。

可加工陶瓷Ti_3SiC_2的合成和性能

可加工的Ti3 SiC2 陶瓷属于六方晶体结构 ,空间群为P6 3 /mmc。它有许多独特的优良性能 ,如很好的导电、导热能力 ,高温延展性、抗热震 ,高强度 ,抗氧化 ,耐腐蚀 ,超低摩擦性 ,良好的自润滑性等。制备该化合物的方法主要有CVD ,SHS ,HP/HIP等方法。作者以元素粉为原料 ,用等离子放电烧结 (SPS)方法成功地制备了高纯的Ti3 SiC2 陶瓷。

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。

新型陶瓷材料Ti_3SiC_2制备技术的研究进展

Ti3SiC2兼有金属和陶瓷的许多优异性能。因此,Ti3SiC2在作为高温结构材料、自润滑材料以及电极材料等方面具有十分广阔的应用前景。本文重点介绍了Ti3SiC2的各种制备技术,并指出了各自的应用特点和存在的主要问题以及未来的研究方向。

新型层状陶瓷材料Ti_3SiC_2

六方晶 Ti_3SiC_2是由 Si 原子形成的 Si 层被 TiC 八面体连接起来构成的层状晶体结构。这种结构赋予它象石墨一样具有润滑性和可加工性。它同时结合了金属和陶瓷的许多优良性能,具有较好的导电性和导热性,高温延性,抗热震,高强度以及抗氧化等。在国内外研究资料的基础上,对此材料的晶体结构、制备方法、各种性能等方面的研究做了较系统地论述,并展望了此材料的研究方向。