三元层状氮化物(Ti2AlN)陶瓷的研究

综述了Ti2AlN陶瓷合成技术的研究进展,详细介绍了Ti2AlN的力学性能和电学性能.已见报道的Ti2AlN陶瓷的制备方法有热等静压法和振动致密化反应合成法.以单质Ti,Al,TiN粉为原料,按摩尔比1:1:1称量后混料,用原位热压的方法合成了Ti2AlN多晶块状材料.X射线衍射分析结果表明,当烧结温度为1000℃时,已经开始形成Ti2AlN相,但仍然有很多未反应的TiN和中间产物TiAl;随着烧结温度的提高,Ti2AlN的衍射峰逐渐增强;当烧结温度在1 300℃时,仅有微弱的TiN衍射峰,产物已经近乎纯的Ti2AlN材料.     

中频磁控溅射TiAlN薄膜的制备与性能研究

采用中频非平衡磁控溅射离子镀技术在硬质合金基体YG6上制备TiAlN薄膜。利用XRD、EDS、体式显微镜、显微硬度仪和多功能材料表面性能测试仪等对其组织结构以及性能进行了研究分析。结果表明:低Al靶功率时,膜层以TiN、TiC形式存在,TiN的择优取向面(111),显微硬度与偏压有关;高Al靶功率时,膜层主要存在Ti3AlN、AlN相,Ti3AlN相沿(220)晶面择优取向;膜层结构致密均匀,N原子与金属原子比接近1:1;膜层厚度为1.93μm;显微硬度3145HV;结合力85N。     

Al3Ti/TiN复合纳米粉的制备及表征

采用氢等离子体-金属反应法(HPMR)在Ar∶H2∶N2=1.0∶1.0∶0.2的气氛下,制备Al3Ti/TiN复合纳米粉。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、氢氧气体仪、ICP光谱仪和激光粒度仪研究粉末的形貌、组成及粒度分布,分析了纳米粉表面成分。发现纳米粉中主要成分为近球形的Al3Ti和立方体的TiN,平均粒度约为120 nm,Al3Ti和TiN颗粒分布均匀,两相颗粒间相互粘连。近球形的Al3Ti颗粒表面包覆非晶态的Al2O3层,形成核壳结构。TiN颗粒保持立方结构的惯态,纳米粉中含有少量的TiO2吸附的氧。钝化后的复合纳米粉体具有良好的稳定性。     

高纯致密Ti_2AlN陶瓷的合成及其高温行为

以Ti、Al和TiN粉按化学计量比配料,在原位热压(HP)烧结工艺条件下合成高纯致密Ti2AlN陶瓷材料。通过X射线衍射(XRD)分析烧结产物的相形成过程,用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)结合能谱仪(EDS)研究材料的显微结构特征。原位热压工艺合成Ti2AlN的最佳温度为1300℃,烧结试样的密度为4.22g/cm3,达到理论密度的97.9%,晶体发育完全,结构紧密,具有明显的层状结构。用高温显微镜研究了单相Ti2AlN的高温行为,1300～1500℃是坯体的烧结过程,1500～1580℃是Ti2AlN材料的软化温度,熔融温度高于1700℃。     

反应等离子喷涂TiN-TiC0.2～0.3N0.7～0.8-TiB2基陶瓷复合涂层的性能

为了制备性能优良的Ti-B-N涂层,以Ti-B4C-C-N为反应体系、选用2种粉末配方,采用反应等离子喷涂法在Q235碳钢表面制备了TiN-TiC0.2～0.3N0.7～0.8-TiB2基陶瓷复合涂层,并对其物相、截面微观结构、显微硬度及3.5％NaCl溶液中的耐蚀性能进行了分析.结果表明:制备的陶瓷涂层均由Ti的碳氮硼化物组成,不同粉末配方获得的涂层的相成分有所差异;当粉末配比(摩尔比)为Ti∶B4C∶C=4∶1∶1时,涂层厚约120 μm,主要为TiN,TiN0.3,TiC0.2N0.8,TiB2;而粉末配比为Ti∶B4C∶C=14∶3∶5时涂层主要物相为TiN,TiN0.3,TiC0.3N0.7,TiB2,涂层成分均匀,厚度约为145 μm;与基体相比,TiN-TiC0.2 ～0.3 N0.7～0.8-TiB2涂层的显微硬度显著提高;粉末配比为Ti∶B4C∶ C=14∶3∶5时陶瓷涂层在3.5％NaCl溶液中的耐蚀性能最佳.     

三元层状化合物Ti2 AlN在800℃,900℃和1000℃空气中的循环氧化行为

Ti、Al和TiN粉按化学计量比1:1:1配料,采用热压工艺在1300℃保温2h,30MPa压力下制备了Ti2AlN块体材料.研究了该材料在800℃,900℃和1000℃空气中的循环氧化行为.利用X射线衍射仪和扫描电镜对氧化层的相组成,厚度以及元素含量进行了测量和分析.结果表明:Ti2AlN在空气中的循环氧化行为基本上是符合抛物线规律,氧化层的主要成分是由TiO2和α-Al2O3组成.在温度高于800℃时,氧化膜由于氧化区域的热应力过大容易脱落.Ti2AlN材料在空气中的氧化性能明显低于Ti3AlC2和Ti3SiC2材料.     

铝合金等离子体基离子注入形成A1N/TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AIN/TiN改性层的结构.结果表明,N和Ti能注入铝合金表面,N在注入层呈类高斯分布,而Ti沿注入方向呈梯度递减.后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响.同时注入Ti和N,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层.所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2,TiN,TiAl3,Al2O3,AlN相组成.     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN/TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AlN/TiN改性层的结构。结果表明 ,N和Ti能注入铝合金表面 ,N在注入层呈类高斯分布 ,而Ti沿注入方向呈梯度递减。后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响。同时注入Ti和N ,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层。所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2 ,TiN ,TiAl3 ,Al2 O3 ,AlN相组成     

铝合金等离子体基离子注入形成AlN／TiN层结构研究

用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射研究了铝合金LY12等离子体基离子注入形成的AlN/TiN改性层的结构。结果表明,N和Ti能注入铝合金表面,N在注入层呈类高斯分布,而Ti沿注入方向呈梯度递减。后注入的Ti和N对先注入的N的含量和分布有重要影响。同时注入Ti和N,能在试样表面形成一层稳定的Ti,N层。所形成的AlN/TiN改性层主要由TiO2,TiN,TiAl3,Al2O3,AlN相组成。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Al/B4C/C涂层组织与性能分析

针对钛合金硬度低和耐磨性差的特点,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ti/Al/B4C/C熔覆层,利用XRD、SEM、EDS探究熔覆层微观组织,并测试熔覆层对TC4钛合金表面硬度及耐磨性能的影响。结果表明:Ti/Al/B4C/C熔覆层中由于形成Ti B、Ti B2、Ti C等硬质陶瓷相及Ti-Al系金属间化合物和Ti3Al C相,相比于基体具有高的硬度和优异的耐磨性。熔覆层硬度在1 100～1 720 HV之间,较基体提升了2～3倍,其体积磨损率约为(2.29～4.18)×10-6mm3/(N·mm),较基体降低了14%～53%,其中以Ti∶Al∶B4C∶C=57∶20∶18∶5(质量比)混合粉末形成的熔覆层性能最好。