球磨时间对放电等离子烧结合成Ti_3SiC_2纯度的影响

本文采用原料配比为3Ti/Si/2C/0.2Al(摩尔比)的单质混合粉体为原料,进行机械合金化(MA)和随后的放电等离子烧结(SPS),以制备高纯Ti3SiC2陶瓷,研究了球磨时间对放电等离子烧结制备Ti3SiC2的影响。结果表明,机械合金化混合粉体后,粉体颗粒明显细化。球磨10h,单质混合粉体会发生化学反应,生成TiC,Ti3SiC2混合粉体。继续球磨至20h,生成物混合粉体会显著细化。球磨时间对SPS烧结合成Ti3SiC2有显著的影响。球磨10h,即反应刚刚完毕,最有利于SPS合成致密高纯的Ti3SiC2,球磨时间较短(5h),对Ti3SiC2陶瓷的烧结促进作用不显著,而反应后继续延长球磨时间至20h,会降低烧结体中Ti3SiC2的纯度。采用球磨10h的粉体为原料,经850℃放电等离子烧结可获得纯度高达96%(质量分数,下同)的Ti3SiC2疏松块体,烧结温度提高到1100℃,可获得纯度为99.3%、相对密度高达98.9%的TiSiC致密块体。

以铝为助剂结合放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2

以铝为助剂结合放电等离子烧结工艺,在较低温度下快速制备出高纯致密Ti_3SiC_2块体材料,掺加适量铝能加快Ti_3SiC_2的反应合成,提高制备材料的纯度,并促进Ti_3SiC_2晶体的生长和材料的快速烧结致密,在升温速率为80℃/min,z轴压力为30MPa时,材料制备的最佳温度为1200～1250℃,所制备材料经XRD、SEM和EDS分析表明不含TiC和SiC等杂质相,Ti_3SiC_2为5～25μm的板状结晶。

放电等离子烧结工艺合成Ti_3SiC_2的研究

以元素单质粉为原料 ,当原料配比为n(Ti)∶n(Si)∶n(Al)∶n(C) =3∶(1.2 -x)∶x∶2 ,其中 :x =0 .0 5～ 0 .2时 ,在 12 0 0～ 12 5 0℃温度下经放电等离子烧结成功制备了高纯、致密Ti3SiC2 固溶体材料。原料中掺加适量Al能改善Ti3SiC2 的合成反应并提高制备材料的纯度。当x =0 .2时 ,所合成的固溶体形貌为板状结晶 ,分子式近似为Ti3Si0 .8Al0 .2 C2 ,晶格参数a =0 .3 0 69nm ,c=1.767nm。在 12 5 0℃温度下烧结 ,得到平均厚度达 5 μm ,发育完善均匀的致密多晶体材料。材料Vickers硬度为 3 .5～ 5 .5GPa 。

放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2材料的研究

本文报道分别以Ti Si C ,Ti SiC C为原料 ,采用放电等离子烧结工艺制备Ti3SiC2 材料的研究结果。以元素单质粉为原料 ,掺加适量Al作助剂能加速Ti3SiC2 的反应合成并提高材料的纯度 ,在 12 0 0～ 12 5 0℃的温度下能制备出经XRD、SME和EDS表征不含TiC和SiC等杂质相的纯净Ti3SiC2 材料。而以Ti SiC C为原料时 ,有无Al作助剂都难以制备出纯净的Ti3SiC2 。

Si含量对放电等离子烧结制备(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC复合材料的影响

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,制备出（1-x）Ti3SiC2＋xSiC（x=0.1-0.8）复合材料,并利用X射线衍射仪对样品进行相组成分析。结果表明：经1 300℃放电等离子烧结15 min后,可以得到纯净的0.9Ti3SiC2-0.1SiC和含有微量石墨的0.2Ti3SiC2-0.8SiC复合材料,0.9Ti3SiC2-0.1SiC和0.2Ti3SiC2-0.8SiC复合材料的显微硬度分别为8.8和10.5 GPa,均明显高于Ti3SiC2的（4 GPa）。随着SiC含量的增加,复合材料的硬度也增加,但杂质（石墨）和孔洞的含量也增多,成分为0.5Ti3SiC2-0.5SiC的复合材料在烧结过程中有少量Si流出;而当SiC含量增加到0.2Ti3SiC2-0.8SiC时,烧结过程中大量的Si流出使得复合材料无法成功烧结。

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2材料

以铝为助剂结合放电等离子烧结工艺,在较低温度下快速制备出高纯致密Ti3SiC2块体材料。掺加适量铝能加快Ti3SiC2的反应合成,提高制备材料的纯度,并促进Ti3SiC2晶体的生长和材料的快速烧结致密。在升温速率为80℃/min,z轴压力为30MPa时,材料制备的最佳温度为1250-1300℃。所制备材料经XRD、SME和EDS分析表明不含TiC和SiC等杂质相,Ti3SiC2为5-15μm的板状结晶,断裂韧性为6.8±0.2MPa.m1/2,弯曲强度为420±10MPa。

放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2导电陶瓷及性能表征

以Ti粉、Si粉和C粉为反应原料,采用机械合金化和放电等离子制备Ti_3Si C2导电陶瓷块体材料,并对试样进行性能表征。研究表明:随着烧结温度的提升,块体的相对密度和硬度随之增加,当烧结温度为1100℃时,块体的相对密度约为98.9%,当温度继续提升时,Ti_3Si C2开始分解,致使块体相对密度下降;烧结温度为1300℃时,块体硬度值达到最佳值,约为6.7 GPa。

放电等离子烧结制备Cu/Ti_3SiC_2-TiC复合材料

选用单质粉(Ti,Si,C,Al)为原料,采用机械合金化法制备含有Ti3SiC2和TiC的混合粉体,然后将Ti3SiC2,TiC和Cu的混合粉体进行放电等离子烧结,以制备Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,并对其组织耐磨性进行了研究。实验结果表明,放电等离子烧结可制备致密的Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料,复合材料的显微硬度随强化相(Ti3SiC2-TiC)掺加量的增加显著提高,当强化相掺加量为20 vol%时,复合材料的硬度值达1.58 GPa。Cu/Ti3SiC2-TiC复合材料的耐磨性随强化相含量增加显著提高,当强化相掺入量为20 vol%时,复合材料的耐磨性为纯Cu的4倍。

放电等离子烧结Ti_3SiC_2/金刚石复合材料的组织结构与磨削性能

采用Ti_3SiC_2粉体和不同粒度的金刚石颗粒为原料,通过放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石粒度与烧结温度对该材料的物相组成、显微形貌以及磨削性能的影响。结果表明,烧结过程中,Ti_3SiC_2分解生成Si与TiC_x。当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素与TiC_x充分反应,生成厚度约为1μm的TiC过渡层,Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料中存在许多孔隙,烧结温度为1 200~1 400℃时,该材料的主相是TiC_x,TiC和Ti_3SiC_2,当温度升高至1 500℃时,主相为TiC,含有少量Ti_3SiC_2;金刚石粒度较粗时(30/40,120/140目),在1 200℃温度下烧结的复合材料的主相均为Ti_3SiC_2与TiC_x,1 500℃下烧结时,含30/40目金刚石的复合材料主相为TiC和Ti5Si3,含少量Ti_3SiC_2,含120/140目金刚石的复合材料主相为TiC,含少量Ti_3SiC_2。用粒度为120/140目的金刚石颗粒制备的Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料的磨削性能最好,当烧结温度为1 400℃时,磨耗比达到6 857。

放电等离子烧结热处理合成Ti_3SiC_2粉体

采用机械合金化合成TiC和Ti3SiC2混合粉体,用放电等离子烧结(SPS)系统对该粉体进行热处理,以合成高纯Ti3SiC2粉体。结果表明,采用SPS无压热处理可以促进机械合金化粉体在较低温度转变成高纯Ti3SiC2粉体材料。随热处理温度(700～1000℃)的升高,产物中Ti3SiC2的含量相应增加,当热处理温度为900～1000℃时,产物中Ti3SiC2纯度可达98wt%。

Al对等离子放电烧结法合成Ti_3SiC_2的影响研究

以元素为原料,Al为助剂,采用等离子放电烧结(SPS)工艺合成Ti3SiC2块体材料,通过X射线衍射分析和对SPS过程参数的研究表明:适量Al能促进Ti3SiC2的反应合成,提高合成材料的纯度,但Al也会使Ti3SiC2的热稳定性降低。

放电等离子烧结钼和钨基体上(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC层状复合材料的显微组织

以元素粉体为原料,采用分层布粉和放电等离子烧结技术制备了钼基体和钨基体上的(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC(x=0,0.1,0.2)层状复合材料,并对其各层及界面显微组织进行分析。结果表明:经1 300℃烧结后,层状复合材料中钼层与Ti_3SiC_2层以及钨层与Ti_3SiC_2层都有明显的过渡层生成,而且过渡层界面都较平直和清晰,界面处没有明显的缺陷,界面结合紧密,钼层和Ti_3SiC_2层的过渡层约有80μm厚,钨层和Ti_3SiC_2层的过渡层则达到50μm;烧结后得到致密的钼层,而钨层则孔洞较多。

放电等离子烧结Ti/(1-x)Ti_3SiC_2+xSiC层状材料的显微结构

以钛粉,硅粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结技术制备密度为4.14 g/cm3的Ti3SiC2和密度为4.03 g/cm3的0.8 Ti3SiC2+0.2 SiC复合材料,并以此为基础制备Ti/Ti3SiC2/0.8Ti3SiC2+0.2SiC层状材料。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析材料的显微结构与相组成。结果表明:该层状材料的界面结合紧密,没有明显的孔洞、裂纹等缺陷,各层的相组成符合设计要求。经800℃热处理40 h后Ti/Ti3SiC2界面处生成稳定的TiC层,在高温下该层状材料的界面基本稳定。

放电等离子烧结制备SiC/Ti_3SiC_2复合材料

以钛粉、硅粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结制备了含20%(摩尔分数,下同)SiC的SiC/Ti3SiC2复合材料,并研究了烧结助剂Al对该复合材料的性能影响。利用X射线衍射分析样品相组成,运用扫描电镜分析材料的显微组织和断口形貌,并对试样的密度、硬度和抗弯强度进行了测定。结果表明,按Ti3Si1.2C2-20%SiC和(Ti3Si1.2C2-20%SiC)+2wt%Al进行成分配比,可制得纯度较高的Ti3SiC2-20%SiC复合材料,两者都含有少量未反应完全的石墨。未加Al的样品还含有微量的TiSi2杂质;添加铝对样品的密度并没有明显影响,但对显微硬度有较大影响,含铝样品的显微硬度明显低于不含铝的样品;含铝和不含铝试样的三点抗弯强度分别为221.0、231.7 MPa。

W与Ti_3SiC_2陶瓷的放电等离子烧结连接

本研究成功地以放电等离子烧结方法将W和Ti3SiC2块体连接,得到界面结合良好、组织均匀、晶粒细小、没有明显缺陷的界面组织,通过生成以WC和W2C为主的过渡层,连接界面形成了冶金结合,为陶瓷与金属材料的连接提供了一条新途径。

不同结合剂原料放电等离子烧结制备TiC/Ti3SiC2复合结合剂金刚石复合材料

分别以Ti/Si/2TiC混合粉体和Ti3SiC2单相粉体作为结合剂原料,采用放电等离子体烧结技术合成了TiC/Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,探讨不同的结合剂原料和保温时间对TiC/Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料的物相构成、微观形貌以及磨削性能的影响。结果表明:采用Ti/Si/2TiC为结合剂原料,保温1 min时,会形成较多量的Ti3SiC2,Ti3SiC2基体与金刚石结合良好,二者之间没有孔隙;当保温5 min时,Ti3SiC2发生分解,基体主相转变为TiC,同时有一定量的Si,金刚石表面被侵蚀,形成凹凸不平的表面。采用Ti3SiC2为结合剂原料时,Ti3SiC2基体发生严重的分解,生成TiC和Si;金刚石与基体间存在一个过渡层,厚度约15μm。Ti/Si/2TiC为结合剂原料保温1 min时试样的磨耗比值最大,为1128。单相Ti3SiC2为结合剂的2个试样的磨耗比值约为100左右。

层状三元碳化物Ti_3SiC_2及其制备研究

三元碳化物 Ti3Si C2 属于层状六方晶体结构 ,空间群为 P6 3/ mm C;它同时具有金属和陶瓷的优良性能 ,有良好的导电和导热能力 ,在室温下可切削加工 ,在高温下有良好的热稳定性和塑性变形能力 ,还具有优异的抗氧化性能 ,抗热震等 ;应用 CVD、SHS、HP/ HIP等方法可制备该化合物 ,用 HIP方法能制备高纯、致密的 Ti3Si C2 陶瓷。最近 ,以元素单质粉为原料 ,采用放电等离子烧结工艺成功制备了高纯 Ti3Si C2

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。

MA-SPS制备Ti_3SiC_2金属陶瓷

采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了高纯Ti3SiC2金属陶瓷,并研究了微量Al对Ti3SiC2的机械合金化合成和随后的烧结过程的影响。结果表明,机械合金化Ti、Si、C混合粉体,可合成TiC、Ti3SiC混合粉体。添加适量的Al可以明显提高机械合金化及随后的放电等离子烧结产物中Ti3SiC2的含量,显著降低高纯Ti3SiC2的烧结合成温度。原料成分为3Ti/Si/2C/0.2Al的混合粉体经机械合金化10h,经850℃放电等离子烧结可获得高达96.5wt%的Ti3SiC2块体,烧结温度提高到1100℃,可获得纯度为99.3wt%、相对密度高达98.9%的Ti3SiC2致密块体。

Ti_3SiC_2增强铝基复合材料的摩擦磨损特性研究

通过机械合金化制备出了Ti3SiC2粉体,真空热处理对机械合金化粉体进行了提纯,采用脉冲放电等离子烧结(SPS)技术制备出了Ti3SiC2/Al复合材料,并对该复合材料进行了组织观察和摩擦磨损特性的表征。研究结果表明,采用机械合金化技术可以将Ti,Si和C单质粉体合成Ti3SiC2,机械合金化合成Ti3SiC2粉体中含有的TiC杂质相可通过真空热处理去除,当热处理温度为1 000℃时,可将Ti3SiC2的纯度提高至99.1%。在550℃时,采用SPS技术烧结的Ti3SiC2/Al复合材料组织均匀摩擦磨损特性优良,其中含5 vol%Ti3SiC2的复合材料摩擦系数较低且耐磨性较好。