Electrosynthesis of Ti5Si3, Ti5Si3/TiC,and Ti5Si3/Ti3SiC2 from Ti-Bearing Blast Furnace Slag in Molten CaCl2

Metallurgical and Materials Transactions B - Ti5Si3, Ti5Si3/TiC, and Ti5Si3/Ti3SiC2 have been electrochemically synthesized from the Ti-bearing blast furnace slag/TiO2 and/or C mixture precursors...     

Combustion synthesis of Fe3Al/TiC composite powders

Abstract

A mixture of (FeTi₂+C)+10 at-%Al based on stoichiometry of Fe₃Al+TiC was used for a combustion front quenching test. The microstructural evolution during combustion synthesis was analysed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectrometry. The phase constituents of the product were evaluated by X-ray diffraction. At first, Al powders were melted at 933 K and surrounded FeTi₂ particles and carbon powders. When the temperature increased to 1358 K, FeTi₂ melted, and Al and C dissolved in Fe and Ti. Then, solid–liquid and liquid–liquid reactions took place, and TiC and Fe₃Al formed. At least at 1723 K, the iron aluminide phase surrounded large TiC particles. Because of formation of TiC_0·95, a small amount of carbon remained in matrix and reacted with Fe₃Al and formed Fe₃AlC. Based on these results, the mechanism of the Fe₃Al–TiC combustion synthesis could be described with a ternary solution precipitation mechanism.     

球磨方式对TiC/316L复合粉末压缩性及烧结行为的影响

应用双对数压制方程和相关烧结模型,分析和探讨不同球磨方式对TiC/316L复合粉末的压制特性及烧结行为的影响,并采用扫描电镜观察复合粉末的形貌。结果表明,采用湿磨方式获得的复合粉末,其破碎程度不够,很多316L不锈钢颗粒特别是颗粒较小的不锈钢颗粒变形不大,仍然呈球形,不利于其后续的压制和烧结;采用直接干磨获得的复合粉末,其表面新鲜断裂面多,粉末表面活性大,有利于粉末的烧结致密化,但其加工硬化明显,压制成形性能较差;与其他球磨方式相比,采用先干磨再湿磨的球磨方式获得的复合粉末不仅具有较好的成形性能,而且粉末烧结激活能低,以该粉末为原料可以获得较高相对密度的烧结体。     

凝胶注模-真空烧结制备TiC/Fe基钢结硬质合金

采用甲苯/甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)凝胶体系实现了Ti C/Fe基复合粉末的凝胶注模成形,并通过真空烧结制备出复杂形状的钢结合金烧结体,研究了单体含量对坯体和烧结体抗弯强度、密度、硬度及微观组织的影响。结果表明:单体含量直接影响坯体及烧结体的组织及性能,单体的最佳质量分数为4.6%,制备的坯体强度高达28 MPa,经1 420℃真空烧结1 h,制备出烧结体的强度、密度及硬度分别为1 410 MPa、6.46 g/cm3、50 HRC,热处理后,制品的抗弯强度及硬度分别提高到1 670 MPa和65 HRC。     

放电等离子烧结Ti_3SiC_2/金刚石复合材料的组织结构与磨削性能

采用Ti_3SiC_2粉体和不同粒度的金刚石颗粒为原料,通过放电等离子烧结制备Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料,研究金刚石粒度与烧结温度对该材料的物相组成、显微形貌以及磨削性能的影响。结果表明,烧结过程中,Ti_3SiC_2分解生成Si与TiC_x。当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素与TiC_x充分反应,生成厚度约为1μm的TiC过渡层,Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料中存在许多孔隙,烧结温度为1 200~1 400℃时,该材料的主相是TiC_x,TiC和Ti_3SiC_2,当温度升高至1 500℃时,主相为TiC,含有少量Ti_3SiC_2;金刚石粒度较粗时(30/40,120/140目),在1 200℃温度下烧结的复合材料的主相均为Ti_3SiC_2与TiC_x,1 500℃下烧结时,含30/40目金刚石的复合材料主相为TiC和Ti5Si3,含少量Ti_3SiC_2,含120/140目金刚石的复合材料主相为TiC,含少量Ti_3SiC_2。用粒度为120/140目的金刚石颗粒制备的Ti_3SiC_2结合剂/金刚石复合材料的磨削性能最好,当烧结温度为1 400℃时,磨耗比达到6 857。     

Mg2Cu3Si三元Laves相的燃烧合成

采用机械活化/自蔓延燃烧合成的方法制备了新型Mg2Cu3Si三元Laves相,利用DTA-TG方法对燃烧过程进行了分析,并利用XRD、SEM等分析测试手段对产物进行表征.结果表明:燃烧产物主要为Mg2Cu3Si和MgCu2,晶粒尺寸在53.5～73.9nm之间;燃烧反应的最佳工艺参数为球磨转速150r/min,球磨活化10h,预热温度为260℃;燃烧反应放热温度达700～740℃,烧结体致密度随产物中MgCu2含量的增加而提高;固溶的Cu和Mg原子主要占据Mg2Cu3Si晶格中Si原子的位置,从而引起X射线衍射峰位的左移以及晶格参数偏大;DTA分析表明,过量的Cu提高燃烧反应的初始温度,900℃以下时产物Mg2Cu3Si三元Laves相具有好的稳定性.     

层状可加工陶瓷Ti3SiC2自蔓延高温合成反应机理的研究

采用燃烧波淬熄法,以Ti粉、Si粉和C粉为原料研究了层状可加工陶瓷Ti3SiC2在自蔓延高温合成(SHS)中的反应机理.淬熄试样中保留未反应区、反应区和已反应区,用扫描电子显微镜观察燃烧反应中显微组织的转变过程,用能谱仪分析各微区的成分变化,并通过差热分析(DSC-TGA)和XRD分析考察了从600℃到1500℃ Ti-C-Si系统的反应合成过程和相形成规律.结果表明:层状可加工陶瓷Ti3SiC2自蔓延高温合成的机理为溶解-析出机制,Ti粉与Si粉的固态扩散导致低熔点Ti-Si溶液形成,Ti、Si、C粉粒逐渐向Ti-Si溶液中溶解,当溶液中的Ti、Si、C浓度饱和时,从中析出TiC、SiC颗粒,最后形成最终产物Ti3SiC2.     

SiC/Si3N4复合纳米粉的微观结构与形态

用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和图像分析等分析手段，对激光诱导六甲基乙硅胺烷加氨气气相合成纳米陶瓷粉进行了结构分析及表征．结果表明：利用激光诱导六甲基乙硅胺烷合成出了理想的纳米陶瓷粉，实验制备的粉体由非晶态相和少量晶态相组成，颗粒形状规则呈球形；其微粒粒径多为10—20nm范围，大部分分散性较好，粉中无游离的硅生成；主要相为非晶态结构的SiC和Si3N4组成，少量晶态相为α-SiC、β-SIC和Si3N4．在可控制备工艺条件下能够合成理想的非晶纳米SiC粉体．     

TiH_2/SiC粉末搅拌球磨及真空烧结制备超细晶钛

对TiH2/SiC混合粉末进行搅拌球磨,然后通过压制与真空烧结制备金属钛,研究球料比、球磨转速及球磨时间等工艺参数对球磨粉末粒度与显微组织的影响,并通过对烧结钛的组织观察与分析,研究此工艺制备超细晶钛的可行性。结果表明:适度提高转速或延长球磨时间有利于TiH2粉末的高效细化并提高粉末粒度分布的集中度;在球磨过程中没有发现TiH2分解和形成其他新相的现象;随球磨粉末的中位径D50和粒度跨度值ψ减小,烧结金属钛的晶粒度变得更小、更均匀。在600r/min转速下搅拌球磨8h后的TiH2/SiC粉末,在1050℃/3h条件下高真空烧结后得到平均晶粒度在5μm以下的超细晶钛。     

新型陶瓷材料Ti3SiC2制备技术的研究进展

Ti3SiC2兼有金属和陶瓷的许多优异性能。因此，Ti3SiC2在作为高温结构材料、自润滑材料以及电极材料等方面具有十分广阔的应用前景。本文重点介绍了Ti3SiC2的各种制备技术，并指出了各自的应用特点和存在的主要问题以及未来的研究方向。     

纳米Fe包覆Si3N4及烧结组织分析

非均相沉淀-热还原法制备Fe/Si3N4颗粒复合粉末及常压烧结与热压。通过SEM、TEM、EDS、XRD等方法观察Fe/Si3N4复合粉末的结构形貌,常压烧结与热压后的微观组织。结果表明:复合粉末主要存在Fe相与Si3N4相,结构为纳米薄层Fe均匀包覆Si3N4颗粒;常压烧结与热压的样品微观组织有较大的不同:常压烧结样品存在的主要衍射峰为Fe/Si化合物、SiC和Si3N4,SEM图观察Fe/Si化合物晶粒粗大(2～3μm),分布在Si3N4(1μm左右)相之中;热压样品存在的主要衍射峰为Fe、Fe/Si化合物和Si3N4,SEM图观察Fe/Si化合物晶粒较细(1μm左右),镶嵌在类似玻璃态物质中。并通过热力学分析进行讨论与解释。     

热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料的组织结构

以Ti、Si、C粉、金刚石磨料为原料,添加适量Al粉,采用热压法制备Ti3SiC2陶瓷结合剂/金刚石复合材料,通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析对该复合材料的组织结构进行观察与分析,并研究烧结温度、助熔剂 Al 含量以及金刚石浓度对复合材料的影响。结果表明,因金刚石的反应活性较差,较低温度下热压时金刚石表面未能生长出Ti3SiC2,1300℃高温下热压形成的Ti3SiC2晶粒发育良好;适量添加Al粉有助于Ti3SiC2的合成;金刚石颗粒浓度从25%增加到50%时,金刚石参与并促进Ti3SiC2的合成,Ti3SiC2含量明显增加;金刚石表面生成晶型发育良好的Ti3SiC2晶粒,实现了磨料与结合剂的化学键合,从而提高结合剂与磨料间的结合力。     

高性能陶瓷材料Ti3SiC2的研究进展

主要介绍了Ti3SiC2的制备方法、性能和应用.     

Oxidation of Ti3SiC2 composites in air

The oxidation of Ti₃SiC₂ composites (75 at. pct Ti₃SiC₂ and 25 at. pct TiC _x ), prepared via self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and subsequent shock consolidation, has been studied in the range of 1073 to 1573 K in this research. The oxidation kinetics are parabolic with an activation energy of approximately 240±20 kJ/mol. As shown by transmission electron microscopy (TEM) during the very early stages of oxidation, the oxide layer formed contains amorphous SiO₂ and crystalline rutile (TiO₂). As oxidation proceeds, a two-layered oxide scale is observed with the outer oxide layer consisting of columnar TiO₂ with trace amounts of SiO₂ and the inner oxide layer being comprised of a mixture of amorphous SiO₂ and fine crystalline TiO₂. The grain size of the outermost oxide (TiO₂) increases with increasing oxidation temperature. The oxidation resistance of the Ti₃SiC₂ composites prepared by SHS and subsequent shock consolidation is similar to the oxidation of Ti₃SiC₂ prepared by other means with comparable parabolic constants.     

原位包覆制备氮化硅复合粉体的研究

通过尿素均匀沉淀方法制备氮化硅复合粉体,利用尿素的分解来生成Y-Al前驱体包覆层.此方法既解决反向共沉淀法pH值难以控制的难题,又避免球磨法分散不均匀的现象.结果表明:Si3N4粉体通过尿素均匀沉淀的方法可实现Y-Al前驱体包覆,利用SEM图可观察到氮化硅粉体表面形成核壳结构.对Y-Al前驱体包覆的Si_3N_4粉体采用1 750℃热压烧结,研究发现样品具备优良的烧结性能和力学性能,其抗弯强度达到817 MPa.     

Ti3SiC2陶瓷材料的研究进展

层状结构的Ti3SiC2陶瓷属于六方晶体结构,空间群为P63/mmc. 它结合了金属和陶瓷的许多优异性能, 如极好的导电、导热能力, 优良的可加工性, 高的抗氧化性、耐化学腐蚀性, 出色的抗热震性、高温强度和高温塑性, 良好的自润滑性等, 因而可以预料Ti3SiC2将成为重要的高温结构陶瓷和功能材料. 该文从Ti3SiC2材料的结构、组成与性能入手, 对其制备方法及应用进行综合评述.     

化学镀Al2O3/Cu复合粉烧结体的组织研究

采用化学镀法制备了Al2O3/Cu复合粉体,将复合粉体在160MPa的压力下保压5nin压制,在1 000℃保温1h、N2保护烧结,得到体积分数为50％的Al2O3p/Cu复合材料.通过SEM对复合粉体的形貌和复合材料的断口进行观察,通过光学显微镜对复合材料组织进行观察,通过能谱仪对复合材料中颗粒和基体的界面进行成分分析,并对其密度和热膨胀系数进行测定,结果表明:复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,与Cu基体结合良好;复合材料相对密度为88.6％,100 ～ 300°C的热膨胀系数在(8.7～14.3) ×10-6/K之间.     

Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成钛铝氮复合材料

以Ti,Al和TiN粉体为原料,采用自蔓延高温合成技术制备Ti_2AlN材料,研究原料配比对反应合成Ti_2AlN的影响,并分析Ti_2AlN的形成机制。结果表明:Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成产物主要由TiN,Al_3Ti和Ti_2AlN组成。原料中适当添加过量的Al或Ti,均可显著促进Ti_2AlN的合成,其中添加过量Ti对促进Ti_2AlN合成的作用更明显。而降低TiN的用量对促进Ti_2Al N合成的作用最明显,可获得高Ti_2AlN含量的钛铝氮材料。自蔓延高温合成Ti_2AlN的反应机制为Ti和Al反应合成Ti-Al化合物,同时形成Ti-Al液相;然后Ti-Al液相包裹住TiN晶粒;最后以TiN晶粒为核心,TiN晶粒逐渐与周围的Ti-Al液相反应合成板条状Ti_2AlN。