Fabrication of monolithic bulk Ti3AlC2 and impurity measurement by K-value method

Polycrystalline bulk Ti3AlC2 material with high purity and density was fabricated by hot pressing from the powder mixture with the starting stoichiometric mole ratios of 2.0TiC/1.0Ti/1.1Al/0.1Si at 1 300-1 500 ℃. X-ray diffraction patterns and scanning electron microscopy photographs of the fully dense samples indicate that the proper addition of silicon is favorable to the formation of Ti3AlC2, consequently results in high purity of the prepared samples. The Ti3AlC2 hot pressed at 1 300 ℃ and 1 400 ℃ is in plane-shape with sizes of 6-8 μm and 15-20 μm in the elongated dimension, respectively. The purities of samples are measured by the K-value method, and the contents of TiC are given by a linear equation.     

Ti3Si（1-x）AlxC2在900℃～1300℃空气中的氧化行为

热压摩尔比为n(TiC)n(Ti)n(Si)n(Al)=2110.2混合粉末制备的Ti3Si(1-x)AlxC2(0＜x≤0.16)材料在900℃～1 300℃空气中的恒温氧化行为遵循抛物线规律,但在1 200℃和1 300℃是一个两步抛物线过程.随着温度升高,氧化抛物线速率常数kp从900℃的2.45×10-10 kg2·m-4·s-1增大到1 300℃的5.71×10-9 kg2·m-4·s-1,计算的氧化活化能为110 kJ·mol-1±10kJ·mol-1.弥散分布在基体中的Al改变了Ti3SiC2材料的氧化机制,使试样表面形成由大量α-Al2O3和少量TiO2与SiO2组成的致密氧化层,从而提高了材料的抗氧化性.     

块体Ti_2AlN/TiN复合材料的制备

在合成Ti2Al N配比的基础上原位引入15%体积含量的Ti N,在原位热压(HP)和放电等离子(SPS)两种烧结工艺条件下合成了块体Ti2Al N/Ti N复合材料。通过X射线衍射(XRD)分析烧结产物的相组成,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Ti2Al N/Ti N复合材料的最佳温度为1 300℃,烧结试样的密度为4.30 g/cm3,达到理论密度的96.2%;放电等离子烧结工艺合成Ti2Al N/Ti N复合材料的最佳温度为1 200℃,烧结试样的密度为4.23 g/cm3,达到理论密度的94.7%。Ti2Al N和Ti N相均有团聚现象,Ti2Al N为片状形貌,晶粒发育完善,具有明显的层状结构特征;Ti N为尺寸1～2μm的四方小颗粒。     

热压烧结Ti3SiC2材料的性能

热压烧结n(TiC)∶n(Ti)∶n(Si)∶n(Al)=2∶1∶1∶0.2的混合粉末制备了含铝Ti3SiC2材料并研究了它的力学性能、电性能、热性能和高温氧化性能。该试样的抗压强度、弯曲强度、断裂韧性和维氏硬度分别为854MPa、420MPa、5.8MPa·m1/2和3.5～5.0GPa;25℃和800℃时的电导率分别为4.3×106S/m和1.0×106S/m;热膨胀系数为9.0×10-6/K。固溶在基体中的Al改变了材料的氧化机理,氧化过程中Al的向外扩散代替了Ti的向外扩散,并在表面形成致密以αAl2O3为主要成分的氧化膜,提高了材料的抗氧化性能。     

Ti3SiC2/TiB2复合材料的制备及其组织和力学性能

以2TiC／Ti／Si／0．2Al／TiB2粉为原料，采用热压烧结工艺成功制备了Ti3SiC2／TiB2复合材料。结果表明：不同TiB2含量的试样中主晶相为Ti3siC2与TiB2两相，没有发现其它杂质相；当复合材料中TiB2的体积分数为10％时，其硬度、抗压强度、弯曲强度、断裂韧性都有显著的提高。经热处理后，Ti3SiC2／10％TiB2复合材料的弯曲强度由367．5MPa     

Ti-Al-TiC系统的反应合成与相形成过程

采取原位热压方法,以Ti、Al、TiC为原料合成了TiAl/Ti2AlC复合材料.通过差热分析和X衍射图谱,分析了从600℃到1300℃,Ti-Al-TiC系统的反应合成过程和相形成规律.反应大致可分为两个阶段:900℃之前,Ti和Al的反应生成TiAl金属间化合物;900℃之后,TiAl金属间化合物和TiC反应并合成致密TiAl/Ti2AlC复合材料.讨论了这两个阶段的反应机理及烧结产物的微观结构特点.     

含高硫复合矿化剂的硅酸盐水泥熟料形成过程的研究

作者模拟水泥熟料煅烧升温过程,利用高温X射线衍射及常规X射线衍射等分析手段,研究了含高硫复合矿化剂硅酸盐水泥熟料的煅烧过程。分析结果表明:CaF_2及高含量CaSO_4对硅酸盐水泥熟料煅烧起明显矿化剂作用,使熟料在煅烧过程中出现三种中间过渡相,并促使物料在1100℃出现适量液相和析出阿利特晶相。本文还分析了熟料煅烧中C_(11)A_7·CaF_2和C_4A_3S晶相形成规律。     

Ti_2AlC陶瓷增强TiAl基材料的研究

国内外很多学者用自蔓延高温合成法、自蔓延高温合成同电弧熔炼铸造技术相结合法、放电等离子烧结等方法合成了TiAl/Ti2AlC复合材料。最近,作者以Ti、Al、TiC粉为原料,用原位热压的方法合成了该复合材料。本文综述了TiAl/Ti2AlC复合材料的几种制备方法、力学及抗氧化性能的研究情况。     

放电等离子烧结工艺合成Ti3SiC2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=0.05-0.2时，在1200－1250℃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Ti3Si0.8Al0.2C2，晶格参数a=0.3069nm,c=1.767nm。在1250℃温度下烧结，得到平均厚度达5μm，发育完善均匀的致密多晶体材料。材料Vickers硬度为3.5-5.5GPa，具有与石墨相似的加工性能。     

新型层状陶瓷Ti2AlC的合成和性能研究

国内外许多材料科学工作对层状陶瓷Ti2AlC的合成进行了大量的研究。他们分别采用了自蔓延（SHS），热压（HP），热等静压（HIP）等法，合成了该化合物，用HIP法能制备出高纯，致密的Ti2AlC陶瓷，最后，作以Ti/Al/C元素粉为原料，采用原位热压的方法，成功地合成了多晶Ti2AlC块状材料。