SPS原位反应制备TiSi_2基复合材料的微观结构和性能研究

以工业用硅粉、碳粉和碳化钛粉为原料,利用放电等离子烧结技术原位反应制备了TiSi_2-SiC两相复合材料和TiSi_2-SiC-Ti_3SiC_2三相复合材料.利用XRD、FESEM和TEM对复合材料的相组成和微观结构进行了研究.结果表明,基体相TiSi_2的晶粒尺寸在1μm以上,反应生成的SiC颗粒尺度在200～300nm,且均匀弥散分布在TiSi_2基体中.TiSi_2-SiC材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度随着SiC含量的增加都有一定程度的提高.Ti_3SiC_2三元相的引入大大提高了TiSi_2-SiC-Ti_3SiC_2复合材料的力学性能.SiC和Ti_2SiC_2的引入对TiSi_2-SiC复合材料在高温下的电导率和热导率影响较小.

原位生成SiC/TiSi_2纳米复合材料的显微结构

采用Si粉和TiC为原料，通过反应热压可制得纳米SiC粒子复合的TiSi2材料，生成的纳米SiC粒子聚集分布在TiSi2基体中，SiC粒子与TiSi2的界面没有晶界相存在．但由于残余应力的作用．TiSi2晶格发生扭曲并有位错出现。

固相反应法合成TiSi_2及反应机理研究

为明确固相反应法合成Ti Si2的工艺条件与反应机理,以高纯钛粉和硅粉为原料,采用固相反应法合成Ti Si2。通过X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等方法研究了合成试样的物相组成和微观形貌,并结合热力学计算结果探讨了Ti-Si二元系的反应机理,建立了合成Ti Si2的反应模型。研究表明:在Ti-Si二元反应体系中,反应最先得到的物相为Ti5Si3,升高反应温度,Ti5Si3进一步与Si反应生成Ti Si2;硅粉粒度减小,Ti Si2合成温度降低,适当延长保温时间有助于Ti Si2的合成。

添加氧化物对Ba_2TiSi_2O_8极性玻璃陶瓷析晶性能的影响

采用恒温场晶粒定向晶化工艺制备了Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷.在组成1.2BaO-1.0TiO2-2.6SiO2的基础玻璃中,分别加入O.2CaO和0.1ZrO2,研究了添加不同的氧化物对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷析晶性能的影响.实验结果表明,加入CaO和ZrO2都会影响主晶相的析出过程,特别是加入ZrO2造成玻璃陶瓷中产生BaZrSi3O9第二相.此外,压电性能测试显示,加入0.2CaO有利于BTS晶体的定向析晶;加入ZrO2不利于BTS晶体的定向析晶.

溶胶-凝胶法Ba_2TiSi_2O_8铁电薄膜的制备及结构表征

采用溶胶-凝胶工艺在Si(100)衬底上制备了Ba2TiSi2O8(BTS)薄膜。通过XRD衍射、傅立叶红外(FT-IR)、拉曼(Raman)散射光谱和原子力显微镜(AFM)对薄膜的显微结构进行了表征。AFM分析显示，BTS薄膜表面光滑，晶粒尺寸在0．30～0．50μm。薄膜结构分析表明：随着退火温度的增加，BTS薄膜的结晶度增加，薄膜结构变得更加致密。同时，随着退火温度的升高，晶胞尺寸出现了收缩，导致了BTS薄膜的四方比c／a从0．613上升到0．618，将对薄膜的压电性能产生影响。

CaO和ZrO_2 对Ba_2 TiSi_2 O_8极性玻璃陶瓷晶化和压电特性的影响

本文采用恒温场晶粒定向晶化工艺制备了Ba2 TiSi2 O8(BTS)极性玻璃陶瓷。以 1.2BaO 1.0TiO2 2 .6SiO2 为基础玻璃 ,分别加入 2 0 %摩尔CaO和 10 %摩尔ZrO2 ,研究添加氧化物对Ba2 TiSi2 O8极性玻璃陶瓷的晶化和压电性能的影响。实验表明 ,加入CaO和ZrO2 都影响主晶相的析出过程 ,特别是 ,加入ZrO2 使玻璃陶瓷中产生BaZrSi3 O9第二相。同时 ,测试结果显示 ,加入 2 0 %摩尔CaO有利于BTS晶体的定向析晶 ;而加入ZrO2 不利于BTS晶体的定向析晶.

弱放热反应TiSi_2燃烧合成的研究

采用燃烧合成法合成了绝热温度为１８００Ｋ的ＴｉＳｉ２。分析了毛坯直径和初始孔隙率、Ｔｉ颗粒及预热温度对燃烧合成的影响，证实满足Φ＝９２ｍｍ，ρ＝５２％的－３００目钛粉形成的毛坯在常温才能发生自蔓延反应。利用燃烧波前沿熄淬法（ＣＦＱ）研究了ＴｉＳｉ２形成机制。当Ｔ≤ｌ３３０℃时ＴｉＳｉ２通过扩散反应机制进行；当Ｔ＞１３３０℃时，ＴｉＳｉ２反应机制则是溶解－沉淀析出。分别利用ＸＲＤ和ＳＥＭ分析了产物及其过渡区相变的微观组织变化。

飞秒激光诱导玻璃内Ba_2TiSi_2O_8晶体的析出

使用聚焦后的800nm,150fs,250kHz的高重复频率飞秒脉冲激光器能够在BaO-TiO2-SiO2组分的玻璃内部三维选择性地诱导Ba2TiSi2O8晶体的析出.发光光谱显示这种晶体把入射的800nm光转化成了400nm的蓝光,因此这种析出的晶体具有非线性倍频特性.通过拉曼光谱测定,在当前的玻璃组分中析出的晶体是Ba2TiSi2O8.研究表明,经250kHz的飞秒激光辐照一段时间后,在玻璃内部由于脉冲能量的连续沉积会使得激光辐照区域出现热积累效应,因此,该辐照区域的温度会不断升高以致超过玻璃析晶温度,最终诱导玻璃熔融析晶.此外,对飞秒激光辐照区域不同部位进行拉曼光谱检测,结果表明:在整个区域Ba2TiSi2O8晶体的析出呈现中间比外围明显的分布特点,因此晶体析出与辐照形成的温度梯度场有密切关系.

从头计算方法比较TiSi_2的C54相和C49相

采用平面波超软赝势描述多电子体系,利用密度泛函理论和广义梯度近似,计算出C54相和C49相TiSi2的晶格常数、体弹性模量、形成能、电子态密度(DOS)和Mulliken电荷布居等性质.通过比较这两种物质的性质,发现尽管两者形成能很相近,但C49相结构对称性差、体弹性模量小、熔点低,Ti原子d轨道的反键强、离子性弱.这些性质上的差异和C49相TiSi2在固相反应中优先形成有关.

采用优化的腐蚀工艺对TiSi_2接触特性的改善

针对传统TiSi_2工艺中RCA1(NH_4OH:H_2O_2:H_2O)溶液对于TiN/Ti与TiSi_2的选择性不好会造成硅化物的损失、提高接触电阻的问题,提出一种采用2次选择性腐蚀的工艺方法进行改善.通过具体的工艺实验证明,与传统工艺方法相比,该工艺方法可以在保持低漏电流的前提下,有效减少TiSi_2的损失,使得方块电阻降低约18%.该工艺方法具有简单易行的特点,适用于大规模工业生产.

溅射气压对Ba_(2-x)TiSi_(2+y)O_8铁电薄膜微观结构的影响

采用磁控溅射技术制备出Ba_(2-x)TiSi_(2+y)O_8薄膜,研究了溅射工作气压对薄膜结构的影响。实验发现,随气压降低,Ba含量增加、Si含量下降,薄膜趋向于Ba_(2-x)TiSi_(2+y)O_8结构。此外,降低工作气压还有助于提高薄膜的结晶度及取向度;这一现象与溅射过程中溅射粒子平均自由程的变化密切相关工作气压降低,使Ba离子平均自由程提高,到达衬底表面Ba原子数量增加、能量上升,抑制了Ba缺失现象,提高了薄膜质量。

TiSi_2改善TiB_2陶瓷烧结性能的研究进展

本文介绍了硼化钛陶瓷的性能与应用,重点介绍了不同的烧结方法、不同的烧结助剂对硼化钛陶瓷烧结性能的影响,在对TiSi2材料性能特点分析的同时,阐述了TiSi2作为烧结助剂改善硼化钛陶瓷烧结性能与抗氧化性能的依据,指出了开展TiSi2改善TiB2陶瓷的烧结性能与抗氧化性能的研究亟待解决的问题,提供了一条改善TiB2陶瓷烧结性能的新途径,具有理论意义与应用价值。

TiSi_2提高TiB_2陶瓷烧结致密性机理研究

以TiSi2作为烧结助剂,采用热压烧结制备了TiB2陶瓷。对烧结试样进行了XRD、SEM与EDS分析,对TiB2-x%TiSi2系统进行了热力学计算分析,探讨了TiSi2促进TiB2陶瓷低温烧结致密的机理。结果表明:添加6.0wt%TiSi2作为烧结助剂,可以使TiB2陶瓷在1650℃热压烧结致密。TiSi2促进TiB2陶瓷烧结致密机理为:一是TiSi2熔点低于烧结温度,通过液相传质提高了烧结速率;二是通过高温烧结反应,形成了高熔点的Ti5Si3相以及SiO2玻璃相,SiO2以玻璃相的形式填充气孔并促进液相传质,使坯体致密。

一种新型的ITO/TiSi_2双层前电极a-Si:H太阳电池

如何提高a-Si：H太阳电池的转换效率和稳定性一直是人们最关心的问题。本实验采用一种新型的Glass／ITO／TiSi2／pin／Al双层前电极a－Si：H太阳电池，通过老化处理后发现，这种新型电池较之常规电池主要参数均改善，电池的稳定性明显提高。

TiSi_2薄膜的形成特性及TiSi_2/多晶硅复合栅结构的研究

本文用反应生成和合金靶溅射两种方法生成了TiSi_2薄膜,并对其形成特性进行了研究,同时将所形成的TiSi_(?)薄膜应用于MOSFET和MOS电容的制作中.结合电学性反的测量和TEM(横截面)在位观察,研究了TiSi_2/多晶硅复合栅结构的特性,发现当多晶硅厚度小于某一临界值时,经高温炉退火后,SiO_2/Si界面将会产生许多新的界面在,SiO_(?)层中会产生缺陷.对离于注入和热扩散掺杂的两种样品,多晶硅层厚度的这个临界值几乎是相同的.根据我们的实验和分析结果,证实了在TiSi_2薄膜的形成过程中所引入的应力是产生上述现象的基本原因.

玻璃陶瓷Ba_2TiSi_2O_8的制备研究

Ba2TiSi2O8(BTS)玻璃陶瓷具有压电性、热释电性和非线性光学性能。采用溶胶凝胶法制备了BTS玻璃陶瓷,利用差热分析仪(DTA)分析了BTS干凝胶在煅烧过程中的化学反应及能量变化;X射线衍射仪(XRD)研究了BTS粉体的物相组成;激光粒度仪分析了BTS粉体的颗粒度;扫描电子显微镜(SEM)表征了BTS玻璃陶瓷样品断面的微观结构。研究结果表明:合成BTS粉体的最佳温度为850℃,所得颗粒的平均粒径为1.73μm。1250℃烧结制得的BTS玻璃陶瓷表现出致密、孔少、均匀的外观性质。

TiO2/TiSi2复合材料的制备及其可见光光催化性能

分别以TiSi_2和HCl为钛源和形貌控制剂,采用一步水热法合成了海胆状TiO_2/TiSi_2纳米复合材料。TiO_2/TiSi_2是由TiSi_2基体与生长在TiSi_2表面的海胆状金红石型TiO_2组成,其中,金红石型TiO_2由大量尺寸均匀、表面光洁、沿[001]晶向生长的纳米棒组成。随着盐酸浓度的增加,TiO_2纳米棒会由棒状转变为锥状。性能测试发现,相比于纯相的金红石型TiO_2,TiO_2/TiSi_2复合材料在可见光区域具备较好的光吸收性能和较高的光催化降解甲基橙效率。

TiSi_2膜的制备及性质

本文报道了用PECVD法制备硅化钛膜,经750℃、30min退火后,最低电阻率达23.8μΩ·cm。经AES分析表明,退火后硅和钛的组分比为2:1。x射线衍射分析表明,该膜是稳定的TiSi_2结构。

Ba_2TiSi_2O_8晶体的生长及包裹物缺陷分析

采用提拉法生长了Ba2TiSi2O8(BST)晶体,并采用SEM和EDS等手段对晶体内部包裹物缺陷进行了分析。发现多晶原料中的Na,K,Cl杂质元素的存在是导致晶体内部产生包裹物缺陷的主要诱因,采用低的生长速率和较快的晶体转速有利于获得高质量BTS单晶。另外,本论文还对晶体的硬度和透过光谱进行了测试与分析。

熔融渗透工艺制备SiC-TiSi2复相陶瓷的反应机理

熔融Si渗透过程伴随着复杂的化学反应及多组分扩散,对该过程进行研究有助于更好地理解熔渗反应机理。本工作采用熔融渗透工艺制备SiC-TiSi2复相陶瓷,在生成SiC基体的同时原位生成TiSi2。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)和微区X射线衍射(micro-beam XRD)分别对熔融硅区域、Si/SiC界面以及SiC基体的微观结构和相组成进行表征和分析,研究了熔渗工艺制备SiC-TiSi2的反应机理。结果表明:高温下液Si渗入C-TiC预制体,发生化学反应生成SiC、TiSi2以及少量副产物Ti5Si3,其中Ti5Si3主要集中于Si/SiC界面处。随着反应进行,液Si与TiSi2形成液态Ti-Si共晶。该液态共晶通过流动扩散在Si区域中析出TiSi2。而预制体中的少量固态C在液Si中溶解、扩散,并在Si区域生成均匀分布的孤立SiC颗粒。