超重力燃烧合成Ti3SiC2研究

研究了超重力条件对以3Ti/Si/2C粉为原料燃烧合成Ti3Sic2的影响.结果表明:在不同超重力条件下,合成产物的物相组成有所不同.通过对温度变化的分析,认为相组成的变化应归因于Ti-Si液相存在时间缩短,导致Ti3SiC2生成不足.SEM观察表明,合成的Ti3SiC2为板状品形貌,超重力条件对Ti3SiC2板状晶的晶粒尺寸有明显影响.随超重力条件的提高,合成产物的密度也相应提高.     

放电等离子原位烧结制备TiC＋TiB／Ti复合材料

采用放电等离子烧结（SPS），通过Ti与B4C之间的原位反应合成TiC＋TiB／Ti复合材料。首先通过热力学计算判断可能发生的反应，利用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对球磨混合粉以及烧结后材料的相组成和显微组织进行了研究，测定材料的相对密度和硬度，并探讨了Ti与B4C采用放电等离子烧结制备TiC＋TiB／Ti复合材料的致密化过程和反应机理。结果表明，采用SPS技术，在1150℃保温5min的条件下，Ti与B4C能同步完成反应、烧结、致密化，生成TiC＋TiB／Ti复合材料，并且原位生成的增强相分布均匀且细小。     

TC4合金表面激光熔覆B4C及B4C＋Ti粉末涂层的微观组织

利用XRD，SEM和EDS分析手段对B4C和B4C＋10％Ti（质量分数，下同）激光熔覆层的微观组织进行了分析。结果表明，TC4合金表面B4C与B4C＋10％Ti激光熔覆层的组成相基本相同，均由TiC1-x，TiB，TiB2和Ti相组成，说明在TC4合金表面熔覆过程中有一部分Ti进入熔覆层并与B4C发生化学反应原位生成了TiB，TiB2和TiC1-x相。TiC1-x相以树枝状相形式存在，TiB2相以粗大须状相形式存在，TiB相以细小须状相形式存在。熔覆层与基底结合良好，没有发现裂纹与孔洞。基底热影响区呈淬火组织形貌，为典型的针状马氏体组织特征。与B4C激光熔覆层相比，B4C＋10％Ti激光熔覆层的组织细小，TiB相含量增多，TiB2相含量减少。     

燃烧合成三元碳化合物Ti2AlC1-x

采用Ti，Al和C元素粉末为反应物原料，通过燃烧合成法首次成功地制备出了单相三元碳化合物Ti2AlC1-x。实验结果表明：若以“理想”晶体结构化学式Ti2AlC化学计量比为起始反应原料配比，燃烧产物主晶相为Ti2AlC2；以缺碳的非化学计量比(Ti2AlC1-x)为反应原料配比，即Ti：Al：C=3：1．5：1=2：1：0．7(摩尔比)，得到单相的燃烧产物Ti2AlC1-x。从热力学原理的角度探讨了不同原料摩尔配比对燃烧产物相组成的影响机理。     

超重力下燃烧合成TiB_2-(Ti,W)C共晶复合陶瓷结构

采用超重力下燃烧合成工艺,可以制备出大体积凝固态碳硼化物基共晶复合陶瓷,同时为抑制TiC-TiB2复合陶瓷的热裂倾向,在制备过程中加入一定量的WO3作为铝热反应的氧化剂之一,通过燃烧合成获得Ti-W-Cr-C-B合金液相,进而制备出低缺陷、高致密性的TiB2-(Ti,W)C共晶复合陶瓷。XRD、FESEM与EDS结果显示,陶瓷基体主要由TiB2-(Ti,W)C共晶组织构成,且在基体边界上存在少量的Al2O3和Al2O3-ZrO2共晶组织。由于超重力诱发反应熔体内部分层,导致熔体中液态氧化物浮于熔体上层,而Ti-W-C-B合金液相则位于熔体下部,最终凝固生成TiB2-(Ti,W)C复合陶瓷。由于W/Ti无限互溶,W原子向TiC中扩散,在TiC中形成了(Ti,W)C固溶体,(Ti,W)C固溶体完全保持了TiC的晶格结构。性能测试表明,TiB2-(Ti,W)C共晶复合陶瓷的相对密度、硬度和断裂韧度均较高,分别为98.4%、26.4GPa和7.6MPa.m1/2。     

Ti6Al4V表面激光熔覆NiCrBSi+B4C涂层的组织结构

选用NiCrBSi及2％民C混粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理，使基体中的Ti和B4C发生化学反应原位生成TiC、TiB2硬质增强相，制备出TiC与TiB2等增强相增强钛基复合材料涂层。综合运用XRD、SEM、EPMA和TEM等分析手段研究了优化熔覆工艺条件下的NiCrBSi＋B4C激光熔覆层的组织结构与相组成，并对复合涂层进行了硬度测试，结果表明：NiCrBSi＋2％B4C熔覆层的微观组织是在γ—Ni和Ni3Ti＋Ni3B共晶的基体上均匀分布着TiB2、TiC、CrB等相的多元组织，激光熔覆层的硬度比Ti6Al4V基体硬度提高到3～4倍。     

碳含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响

实验表明在Ti—Al—C体系中，C含量对燃烧合成Ti3A1C2影响很大：C含量(原子分数)较低时(22．64％-28．07％)，燃烧产物主要物相为Ti2A1C；C含量较高时(29．31％-32．79％)，燃烧产物主要物相为Ti3A1C2．Ti3A1C2的燃烧合成反应温度高于Ti2A1C的燃烧温度，Ti3A1C2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布．从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度，探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理．     

TiB-Ti基金属陶瓷的燃烧合成

通过自蔓延高温燃烧合成 ,结合准热等静压工艺 (SHS/PHIP)制备了相对密度超过 94%的TiB xTi基金属陶瓷复合材料 ,研究了金属Ti含量对燃烧合成TiB Ti基金属陶瓷复合材料的影响。研究结果表明 :随着Ti含量的增加 ,绝热温度、燃烧温度和燃烧速度均降低 ,反应产物主要由TiB和Ti两相组成 ,部分产物还有TiB2 相存在 ,产物组织中 ,TiB相主要有针状、棒状和片状等形态 ,增强相的尺寸随Ti含量的增加而减小 ;随Ti含量的增加 ,产物的抗弯强度、抗拉强度、抗压强度和断裂韧性提高 ,且在Ti含量为 40 % (质量分数 )时达到最大值     

NiAl含量对反应合成TiC-TiB_2-NiAl物相及组织结构的影响(英文)

以Ti、B4C、Ni、Al粉末为原料,通过自蔓延高温反应合成工艺(SHS)制备TiC-TiB2-NiAl复合材料,研究NiAl含量对反应产物的物相组成及组织结构的影响。结果表明:Ti+B4C+Ni+Al粉末SHS反应产物的物相组成为TiB2、TiC和NiAl,随着Ni+Al添加量的增多,NiAl相的衍射峰强度逐渐增强;TiB2、TiC和NiAl在基体中呈现不同的形态,其中TiB2呈六边形或长条状,TiC呈圆形,NiAl填充在TiC和TiB2颗粒之间;随着NiAl含量的增加,TiC-TiB2-NiAl复合材料的晶粒逐渐被细化,致密度和抗压强度均被提高,TiC的形态由不规则形状转变为圆形。复合材料的断裂方式由单纯的沿晶断裂转变为混合的沿晶断裂和穿晶断裂。     

TiB2合成反应机理的优势区相图分析

随着碳热还原反应的进行,B2O3被C还原生成B2O2,B2O2进一步被碳还原生成B4C.碳热还原TiO2和B2O3合成TiB2的反应机理如下在1200～1300℃温度下,TiO2被C还原成中间产物Ti3O5;在1250～1300℃温度范围,B2O3被C还原生成中间气相产物B2O2;当还原反应温度达到1300℃以上时,中间产物Ti3O5与B2O2一起被C还原生成TiB2.