一种新的MoSi2基复合材料显微结构及其对力学性能的影响

本文研究了原位生成的ＴｉＣ／ＴｉＢ_２／ＭｏＳｉ_２三相复合材料的一种新的显微结构及其对力学性能的影响,结果表明,当热压金属Ｔｉ,Ｂ_４Ｃ和ＭｏＳｉ_２的混合粉末时,在ＭｏＳｉ_２的基体内生成由ＴｉＣ和ＴｉＢ_２组成的空心粒子．其中的ＴｉＣ和ＴｉＢ_２粒子均为纳米粒子．具有此新显微结构的复合材料,强度达到４８０ＭＰａ,断裂韧性为５．２ＭＰａ·ｍ^１／２,较单相ＭｏＳｉ_２材料的力学性能有大幅度提高．     

原位生成TiC/Ti5Si3纳米复合材料的显微结构研究

研究了原位生成ＴｉＣ／Ｔｉ_５Ｓｉ_３纳米复合材料的显微结构．实验结果表明,以ＳｉＣ和Ｔｉ 为原料,通过反应热压工艺可以原位合成ＴｉＣ／Ｔｉ_５Ｓｉ_３复合材料,其中的大部分ＴｉＣ粒子为纳 米粒子．ＴｉＣ晶粒与Ｔｉ_５Ｓｉ_３晶粒的晶界上存在原子台阶．复合材料还含有少量Ｔｉ_３ＳｉＣ_２相．这 些Ｔｉ_３ＳｉＣ_２相主要呈棒状分布在Ｔｉ_５Ｓｉ_３基体中,另有少量Ｔｉ_３ＳｉＣ_２相位于大的ＴｉＣ晶粒内．     

共沉淀法制备钛酸钡微粉的研究

对以ＴｉＣｌ_４和ＢａＣｌ_２为原料,以ＮＨ_４ＨＣＯ^３＋ＮＨ_３·Ｈ_２Ｏ作沉淀剂,制备钛酸钡粉末的过程进行了详细的热力学分析,找出了合成钛酸钡的条件和范围,详细地讨论了反应方式和前躯体洗涤条件．实验研究了反应物钡钛比,终点ｐＨ值,煅烧温度,以及分散剂对产物理化性能的影响．结果表明：在ＮＨ_４ＨＣＯ_３／ＢａＣｌ_２＝１．２,ＴｉＣｌ_４／ＢａＣｌ_２＝１－１．０１,充分搅拌反应１ｈ,煅烧温度９２０℃,煅烧时间２ｈ条件下,可以制得较理想的产物．在反应体系中加入适量分散剂可以明显降低产物的粒径．     

Ti-B4C反应机理和扩散路径的研究

利用差热分析和ＸＲＤ分析确定了Ｔｉ与Ｂ４Ｃ发生化学反应的温度和１６００℃保温０．５ｈ后的物相组成,通过Ｔｉ－Ｂ４Ｃ扩散偶对反应机理进行了研究,实验结构表明在反应过程中扩散路径是：Ｔｉ／ＴｉＣ／ＴｉＢ／Ｂ４Ｃ,在扩散偶中Ｔｉ与Ｂ４Ｃ作为反应相始终存在,生成物中ＴｉＢ２,ＴｉＢ和ＴｉＣ三相同时存在,而对于粉料烧结后只有ＴｉＢ２和ＴｉＣ两相。     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３和（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的电滞回线、压电性能和热滞现象·得到（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的剩余极化Ｐ_ｒ＝１９ｕＣ／ｃｍ^２、矫顽场Ｅ_ｃ＝４．７ｋＶ／ｍｍ．发现用适量的Ｂａ^２＋取代（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）^２＋尽管压电性能有所提高,但同时使得材料的温度稳定性大大降低．     

Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的制备、结构及性能研究

研究了一种以乙二醇为稳定剂的新的ＢＳＴ前驱液,用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）基底上成功地制备出具有优良电学性能的Ｂａ_０．７Ｓｒ_０．３　ＴｉＯ_３薄膜．乙二醇的加入有效地增加了前驱液的稳定性,并降低薄膜的结晶温度．利用ＸＲＤ、ＤＴＡ等技术分析了凝胶热处理过程中相变化情况及薄膜厚度与成相的关系．厚度 ２００ｎｍ,Ｏ_２气氛中 ７００℃处理 １５ｍｉｎ后的 ＢＳＴ薄膜具有良好的介电性能,１００ｋＨｚ时介电常数ε＞４００,介电损耗 Ｄ＜０．０２;Ｐ—Ｅ电滞回线说明薄膜具有良好的铁电性能,剩余极化只约为１．４μＣ／ｃｍ^２,矫顽场强 Ｅ_ｃ约为 ４８ｋＶ／ｃｍ．     

TiCl4-O2体系高温反应制备超细TiO2光催化材料的研究

高温管式气溶胶反应器中,利用ＴｉＣｌ_４气相氧化制备超细ＴｉＯ_２光催化材料,研究了停留时间和反应温度对粒子形态的影响．结果表明ＴｉＯ_２粒度随停留时间延长和反应温度升高而增大;金红石相含量随停留时间延长而增加,当反应温度１３００℃时,粒子中金红石含量出现最大值．以偶氮染料活性艳红Ｘ－３Ｂ为模拟废水;考察粒子光催化活性．光催化活性与粒径和晶型等形态指标有关,等效粒径３６．４ｎｍ、金红石含量１８９７％ＴｉＯ_２的活性高于商品Ｐ２５和ＳＨ－１．     

NaOH-KOH熔盐中合成BaTiO3反应过程电导率的变化

用交流阻抗谱法测量了３５０℃时共晶成分的ＮａＯＨ－ＫＯＨ熔盐中加入ＴｉＯ_２和ＢａＣＯ₃时体系电导率的变化,准确给出了３５０℃共晶成分ＮａＯＨ－ＫＯＨ熔盐的电导率为１．０５３Ω－１·ｃｍ^－１,确认了在ＮａＯＨ－ＫＯＨ熔盐中ＴｉＯ_２与ＢａＣＯ_３反应,生成ＢａＴｉＯ_３时熔盐不参与反应．实验数据表明３５０℃ＴｉＯ_２与ＢａＣＯ_３在共晶成分的ＮａＯＨ－ＫＯＨ熔盐中的溶解过程可在短时间内达到平衡．     

原位生成棒晶增强Ti-B-C复相陶瓷的研究

Ｂ_４Ｃ与Ｔｉ在１８００°Ｃ×３５ＭＰa×１ｈ的烧结条件下反应生成了TiB₂ 棒晶,棒晶长度在１０～３０μｍ,其长径比在２～８范围．原位生成的棒晶赋予了材料具有极高的力学性能,材料的弯曲强度和断裂韧性分别为 ６８０ＭＰａ和 １２ＭＰａ·ｍ^１／２．通过 Ｘ射线衍射检测了材料的物相组成,利用扫描电镜及透射电镜观察了材料的显微结构．最后讨论了温度及金属Ｔｉ含量对棒晶ＴiＢ₂的生成及发育的影响．     

PTCR陶瓷材料的超低温烧结

主要研究了ＢＮ对ＰＴＣＲ陶瓷材料低温烧结的作用．对Ｌａ掺杂ＢａＴｉＯ_３ＰＴＣＲ陶瓷,在１１００℃的低温下烧结可以得到室温电阻率为１５０Ω·ｃｍ、升阻比为４．９个数量级的样品．对居里温度为３６０℃的高居里点（Ｂａ_０．４Ｐｂ_０．６）ＴｉＯ_３ ＰＴＣＲ陶瓷材料,选用 Ｎｂ_２Ｏ_５为半导化剂,ＢＮ和ＡＳＴ为助烧剂时,可以在１０００℃左右的超低温下烧成．同时,对ＢＮ助烧剂的液相烧结机制进行了初步的探讨．     

Ti合金插层厚度对反应连接TiB_2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度复合材料的影响

将Ti合金插层引入(Ti+B_4C)反应原料和Ti合金底板之间,研究Ti合金插层厚度变化对超重力反应连接TiB2基陶瓷/Ti-6Al-4V梯度复合材料界面显微组织与力学性能的影响。热力学计算表明:合成反应的绝热温度远超Ti合金的熔点,可以保证不同厚度的Ti合金插层全部熔化。XRD、FESEM及EDS分析结果表明:在陶瓷和Ti合金底板之间形成梯度界面区,且随着Ti合金插层厚度的增加,梯度界面区的厚度也不断增大。自陶瓷基体至Ti合金底板,TiB_2和TiC_(1-x)的体积分数不断减少,而TiB的体积分数先增加而后减少,最终形成以TiB_2、TiC_(1-x)及TiB陶瓷相尺寸和分布为特征的梯度复合结构。而梯度连接区的硬度分布趋势更加平缓,其剪切强度不断提升。     

高能球磨制备TiB_2/TiC纳米复合粉体

研究了通过高能球磨制备ＴｉＢ２／ＴｉＣ纳米复合粉体的反应过程和机理,对粉体的显微结构进行了表征．实验结果表明,采用金属 Ｔｉ和 Ｂ４Ｃ为原料,在球磨过程中, ＴｉＣ先于 ＴｉＢ２形成．球磨５ｈ后Ｔｉ与Ｂ４Ｃ反应生成ＴｉＢ２和ＴｉＣ,在随后的长时间高能球磨过程中ＴｉＢ２和ＴｉＣ两相保持稳定．球磨 ３０ｈ后,直径约 ８ｎｍ的 ＴｉＣ纳米粒子分布在 １００～２００ ｎｍ的 ＴｉＢ２粒子中,形成均匀分布的纳米ＴｉＢ２／ＴｉＣ复合粉体．     

自反应火焰喷涂梯度过渡陶瓷涂层研究

以Ti-B4C-C和Ni-Al自粘结复合粉为自蔓延反应喷涂体系,采用反应火焰喷涂技术,在金属表面制备了Ti(Cx,Ny)-TiB2-NimAln梯度过渡涂层.整个涂层以Ti(C0.7,N0.3)、TiC、TiN和TiB2构成陶瓷主结构,NimAln金属间化合物作为过渡相连续分布其中,涂层具有沿厚度方向宏观连续分布和微观成分突变的特征,并存在孔隙与夹杂,呈典型的多相非均质结构.涂层经梯度过渡后,与基体的结合强度由14.38 MPa增加到30.27 MPa,抗热震性能由2次增加到16次,孔隙率由原来的32%降至19%,显微硬度由底层的Hv545增加到表层的Hv1253.涂层耐磨损性能是45号钢的14倍.     

TiB2-TiC复合粉的自蔓延高温还原合成

热分析结果表明,对于B₂O₃-TiO₂-Mg-C体系,可利用SHS还原技术合成出TiB₂-TiC陶瓷复合粉。其化学反应机理为:Mg先还原B₂O₃和TiO₂,新生的Ti与B和C反应生成TiB₂和TiC; TiO₂的还原经历了TiO₂→TiO→Ti的逐步过程。采用一定的酸洗工艺得到了纯净的TiB₂-TiC陶瓷复合粉。复合粉中包含六方片状TiB₂和圆球状TiC;复合粉中1μm以下颗粒质量百分数超过45%,87%以上的颗粒大小在3μm以下。在TiB₂-TiC中,TiC_<em>y以一种贫碳结构存在,物料中Ti被B或C结合形成TiB₂和TiC_<em>y,y的值为0.7483。     

铝对自反应原位合成复合陶瓷坯件组织结构及性能的影响

分别以Ti-B₄C-C体系和Ti-B₄C-C-Al体系复合粉为反应原料, 利用自反应喷射成形技术制备Ti(C,N)-TiB₂基复合陶瓷坯件. 利用XRD、SEM、EDS、TEM等方法, 研究分析了向喷射体系中加入5wt%金属Al对喷射沉积坯件组织结构、主要力学性能的影响及其原因. 结果表明, Ti-B4C-C体系的喷射沉积坯件主要由TiC_0.3N_0.7和TiB₂主相及TiO₂副产物相组成, 其致密度、维氏硬度、弯曲强度、断裂韧性等性能分别为97.2%、17.3GPa、387MPa、6.0MPa·m^1/2; 喷射体系中添加5wt%金属Al后, 喷射沉积坯件的主相仍为TiC_0.3N_0.7和TiB₂, 但副产物相中不含有害相TiO₂, 而增加了对复合材料有益的A_l2O₃与Ti₃Al相, 坯件内TiB2颗粒长径比增大, 出现大量长棒状晶, 并使坯件的致密度、维氏硬度、弯曲强度、断裂韧性等性能也分别提高到97.7%、20.6GPa、425MPa、7.3MPa·m^1/2.可见金属Al的添加可有效抑制喷射过程中Ti的氧化, 明显改善喷射沉积坯件的综合力学性能.     

Ti_2AlC-TiB_2对TiAl基复合材料组织及力学性能的影响

以Ti、Al和B4C为原料,采用真空电弧熔炼的方法制备了含Ti_2AlC-TiB_2增强相的TiAl基复合材料;分析了添加不同含量的Ti_2AlC-TiB_2对复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响,并探讨了微观组织结构的形成机制。结果表明:Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料主要由TiAl、Ti3Al、TiB_2和Ti_2AlC等物相组成,TiB_2和Ti_2AlC分布在层片状的TiAl+Ti3Al基体中;随着原料中B4C含量的增多,复合材料组织中Ti_2AlC-TiB_2含量增多,且TiAl基体的晶粒被明显细化,TiB_2和Ti_2AlC分布于基体晶界或晶内。Ti_2AlC主要为层片状和板条状,尺寸5~15μm,而TiB_2颗粒形态与其含量有关,当Ti_2AlC-TiB_2含量小于20wt%时,TiB_2颗粒呈针棒状,尺寸为0.5~5μm,当Ti_2AlC-TiB_2含量增加到30wt%时,TiB_2颗粒主要呈块状,尺寸为5~20μm。Ti_2AlC由TiC与Ti-Al熔体发生包晶反应生成,Ti_2AlC和TiB_2的形成提高了Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料的硬度、塑性和抗压强度。当4Ti+Al+B4C的加入量为10wt%时,复合材料的变形量比纯TiAl提高14%,而抗压强度达到最高值1 591 MPa。Ti_2AlC和TiB_2通过裂纹偏转、颗粒钉扎、拔出等机制对Ti_2AlC-TiB_2/TiAl复合材料起到增强增塑的作用。     

不同配系自反应喷射成形复相陶瓷坯件的组织与性能

以化学反应摩尔比配制的Ti-B₄C-C（以蔗糖为前驱体）为基础体系, 再分别添加5wt%Al、 5wt%Al＋20wt%Al-Ni、 5wt%Al＋20wt%Cu-Ni组成4种反应体系, 进行自反应喷射成形Ti(C,N)-TiB₂基复相陶瓷坯件试验, 研究比较4种反应体系喷射沉积坯件的组织与性能特点。研究发现, 4种坯件的组织结构均表现为以Ti(C_x, N_y)-TiB₂为主相, 以其它产物为副相的特点, 且微/纳米尺度的TiB₂棒晶弥散分布在Ti(C_x, N_y)基体相内, 其它副相则不规则地散布于整个坯件之中, 此外坯件内部均不同程度地存在孔隙。Ti-B₄C-C-Al体系的喷射沉积坯件硬度最高, 这与其主相所占比重较大并存在Al₂O₃等硬质相有关; Ti-B₄C-C-Al＋Cu-Ni体系的喷射沉积坯件的致密度和弯曲强度最低, 这与喷射过程中碳的氧化损失严重, 碳氮化钛中氮含量与其它副产物相增多有关; Ti-B₄C-C-Al＋Al-Ni体系的喷射沉积坯件的致密度、弯曲强度和断裂韧性最高, 这是由于该坯件内除存在裂纹偏转与裂纹被钉扎外, 还出现了微裂纹增韧机制。      

Formation Mechanism of NiAl/TiB_2 Nanocomposite by Mechanical Alloying Elemental Powders

A NiAl/TiB2 nanocomposite is synthesized by mechanical alloying elemental powders. Upon milling for a certain time, an abrupt exothermic reaction occurs and a large amount of NiAl and TiB2 compounds form simultaneously. It is suggested that two separate chemical reactions,i.e. Ni+Al →NiAl and Ti+2B→TiB2, are involved during the exothermic reaction. Additionof Ti and B to Ni-Al system impedes the structural evolution of Ni and Al powders and delays the abrupt reaction. The final products are equilibrium phases without any metastable phases formed. This type of reaction is suggested to be suitable for alloy systems with two large heatrelease reactions.     

TiC-TiB2 复相陶瓷涂层的反应火焰喷涂制备

基于SHS 反应火焰喷涂技术, 采用Ti-B₄C-C 喷涂体系, 在钢基表面制备了TiC- TiB₂ 复相陶瓷涂层。通过对SHS 火焰喷涂陶瓷涂层的电子显微观察和X射线衍射及能谱分析, 探讨了SHS 反应火焰喷涂TiC- TiB₂复相陶瓷涂层的组织结构及成因。研究发现, 涂层是一种复相非均质、传统热喷涂层状涂层特征不明显的亚稳结构。涂层由占主体的TiC_0.7N_0.3 、TiC_0.2N_0.8 、TiB₂ 相和少量TiO₂ 、Ti₂O、Ti₃O₅ 相及气孔组成。涂层中有三类特征各异的组织, 即尺度在微2纳米级呈团簇状分布的组织, 尺寸在1～3μm 之间呈等轴状颗粒分布的组织和呈深黑色的不规则气孔。三类组织是由在喷涂粒子与基材接触之前, 喷涂团聚粉粒经飞行燃烧和反应合成形成的熔融陶瓷液滴(又分为实心和空心两类) 和不规则陶瓷颗粒(其形状与原喷涂团聚颗粒一样, 但组织结构已发生转变,基本成为陶瓷相) 与基材碰撞变形、冷却凝固、快速结晶形成的。      

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。