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Journal of Advanced Ceramics 2021年第1期10卷 129-138页

作者： Mylena LORENZ Nahum TRAVITZKY Carlos R.RAMBO Department of Materials Science University of Erlangen-Nuremberg91058 ErlangenGermany Tomsk Polytechnic University 634050 TomskRussia Departm ent of Electrical and Electronic Engineering Federal University of Santa Catarina88040-900 FlorianopolisBrazil

This work reports on the development of pastes containing ti,tiC,Si,and C elementary powders for in situ synthesis of ti3sic2 via screen printing.Four paste compositions were manufactured using two powder mixtures(ti/Si/C and ti/tiC/Si/C)with different stoichiometry.The pastes were screen printed onto Al2O3 substrates and sintered at 1400℃in argon varying the dwell time from 1 to 5 h.The printed pastes containing tiC and excess of Si exhibited the lowest surface roughness and after 5 h sintering comprised of ti3sic2 as the majority phase.The electrical conductivity of this sample was found to range from 4.63×10^(4)to 2.57×10^(5)S·m^(-1)in a temperature range of 25-400℃.

关键词： MAX phases ti3sic2 screen printing in situ synthesis electrical conductivity

Fabrication of sicw/ti3sic2 composites with improved thermal conductivity and mechanical properties using spark plasma sintering

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Journal of Advanced Ceramics 2020年第4期9卷 462-470页

作者： Xiaobing Zhou Lei Jing Yong Duk Kwon Jin-Young Kim Zhengren Huang Dang-Hyok Yoon Jaehyung Lee Qing Huang Engineering Laboratory of Advanced Energy Materials Ningbo Institute of Materials Technology and EngineeringChinese Academy of SciencesNingbo315201China School of Materials Science and Engineering Yeungnam UniversityGyeongsan38541Republic of Korea Union Materials Corporation Daegu42710Republic of Korea

High strength sic whisker-reinforced ti3sic2 composites(sicw/ti3sic2)with an improved thermal conductivity and mechanical properties were fabricated by spark plasma sintering.The bending strength of 10 wt%sicw/ti3sic2 was 635 MPa,which was approximately 50%higher than that of the monolithic ti3sic2(428 MPa).The Vickers hardness and thermal conductivity(k)also increased by 36%and 25%,respectively,from the monolithic ti3sic2 by the incorporation of 10 wt%sicw.This remarkable improvement both in mechanical and thermal properties was attributed to the fine-grained uniform composite microstructure along with the effects of incorporated sicw.The sicw/ti3sic2 can be a feasible candidate for the in-core structural application in nuclear reactors due to the excellent mechanical and thermal properties.

关键词： sic whisker ti3sic2 mechanical property thermal conductivity spark plasma sintering

Highly conductive wear resistant Cu/ti3sic2(tiC/sic) co-continuous composites via vacuum infiltration process

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Journal of Advanced Ceramics 2020年第1期9卷 83-93页

作者： Dexuan YANG Yu ZHOU Xingheng YAN Honglei WANG Xingui ZHOU Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Department of Mechanical Materials and Aerospace EngineeringIllinois Institute of TechnologyChicago 60616USA

The MAX phase ti3sic2 has broad application prospects in the field of rail transit,nuclear protective materials and electrode materials due to its excellent electrical conductivity,selflubricating properties and wear resistance.Cu–ti3sic2 co-continuous composites have superior performance due to the continuous distribution of 3 D network structures.In this paper,the Cu/ti3sic2(ti C/Si C)co-continuous composites are formed via vacuum infiltration process from Cu and ti3sic2 porous ceramics.The co-continuous composites have significantly improved the flexural strength and conductivity of ti3sic2 due to the addition of Cu,with the conductivity up to 5.73×10^5 S/m,twice as high as the ti3sic2 porous ceramics and five times higher than graphite.The reaction between ingredients leads to an increase in the friction coefficient,while the hard reaction products(ti Cx,Si C)lower the overall wear rate(1×10^–3 mm^3/(N·m)).Excellent electrical conductivity and wear resistance make co-continuous composites more advantageous in areas such as rail transit.

关键词： ti3sic2 metal–ceramic co-continuous composites vacuum infiltration high conductive

ti3sic2添加Mo-Mo5SiB2合金的力学性能和抗氧化性能研究

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Ti3SiC2添加Mo-Mo5SiB2合金的力学性能和抗氧化性能研究

作者：杨梦西安理工大学

学位级别：硕士

高温结构材料因兼具优异的高温抗氧化性能和高温力学性能被广泛应用于航天、航空、能源等重要领域。随着航天、航空等领域的进步,现有的高温结构材料难以完全满足科技发展的需求,因此,迫切地需要开发新一代适用于现代工业的高温结构材料... 详细信息

高温结构材料因兼具优异的高温抗氧化性能和高温力学性能被广泛应用于航天、航空、能源等重要领域。随着航天、航空等领域的进步,现有的高温结构材料难以完全满足科技发展的需求,因此,迫切地需要开发新一代适用于现代工业的高温结构材料。Mo-Si-B合金由于具有高熔点、优异的室温力学性能和耐高温蠕变性能等受到广泛关注,被认为是最具潜力的下一代高温结构材料之一。本论文将层状且含Si的tisic相添加到韧性好的Mo相和高温性能优异的MoSiB相(T2)组成的两相中,期望发挥各相优异的性能,特别是层状tisic相引起的显著韧化效果,以及高温环境中tisic生成tiO和SiO引起的抗氧化效果。对所制备合金进行了物相分析和组织表征、室温/高温力学性能和高温抗氧化性能测试,研究了成分变化对合金组织的影响,分析了影响合金力学性能的主要因素,阐明和揭示了合金的氧化过程和抗氧化机制。通过调控合金中Si含量制备了三种不同成分的tisic添加Mo-MoSiB合金(Si含量分别为8 at.%、10 at.%和12 at.%),物相分析表明合金保留了部分Mo、MoSiB和tisic相,在烧结过程中tisic与Mo基体发生了一定程度的反应,生成了 MoSi、tiC和MoSi相。随着合金Si含量的增多,两相反应程度增大,Mo晶粒不断被细化且最终以孤立的岛状形貌分布于亚微米尺度的金属间化合物基体上。tisic添加Mo-MoSiB合金的室温力学性能测试结果表明其维氏硬度和压缩强度都保持在较高水平,并且两者均随着Si含量的增多而提高,室温压缩强度最高达到4247 MPa,这主要是由于Si含量增加使合金内硬质相含量增加,起到了较好的颗粒强化效果,及由此引起的合金组织细化也能产生细晶强化作用。而合金的室温弯曲强度和断裂韧性随着Si含量的增加而下降,主要归因于Mo相添加量的减少及部分Mo发生了反应,硬质相的增加以及它们的堆积致使合金内部易产生应力集中而使裂纹快速失稳扩展。高温下,tisic添加Mo-MoSiB合金表现出了良好的压缩性能,压缩强度随着合金中Si含量的增加而上升,Si含量的增加使合金中具有优异高温强度的金属间化合物和陶瓷相占比增加,部分分布于Mo晶界和晶内的第二相颗粒也能强化合金。tisic添加Mo-MoSiB合金在1200℃下的抗氧化性能随着Si含量的增加而提高,Si在高温氧化过程中生成保护性SiO玻璃相能有效抑制合金的持续氧化,Si含量为12 at.%的合金在此温度下的抗氧化性能最佳。合金在1300℃下氧化时,表面虽出现鼓包,但玻璃层流动性的增加仍然能保证合金生成完整的氧化层,而在1100℃较低温度氧化时,氧化层粘度增大导致合金始终未能生成具有保护性的硼硅酸盐层。合金表面的复合氧化层由大量的tiO颗粒与含ti的硼硅酸盐组成,tiO溶解于玻璃相中作为网络修饰体降低了玻璃的粘度,加速其覆盖合金基体,同时,tiO颗粒堆积也能有效阻碍氧的向内渗入。

关键词： Mo-Si-B合金 ti3sic2 力学性能抗氧化性能

ti3sic2/C复合材料的制备及性能研究

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Ti3SiC2/C复合材料的制备及性能研究

作者：宋晓东沈阳理工大学

学位级别：硕士

tisic陶瓷不仅抗热震性、热稳定性和抗氧化性良好,而且具有金属的优良性能,在常温下拥有高导热与高导电的性能,拥有较低的维氏硬度和较高的弹性模量,且有一定的延展性使其可以像金属材料那样进行拉伸与加工,是一种潜在的受电弓滑板材料... 详细信息

tisic陶瓷不仅抗热震性、热稳定性和抗氧化性良好,而且具有金属的优良性能,在常温下拥有高导热与高导电的性能,拥有较低的维氏硬度和较高的弹性模量,且有一定的延展性使其可以像金属材料那样进行拉伸与加工,是一种潜在的受电弓滑板材料。石墨烯是自然界已知的最轻、最薄、最强的材料,被评价为未来几十年和几百年有发展前景的科研材料,其强度、刚度、弹性、导热性和电子迁移率也很高。石墨烯在陶瓷基体内具有良好的分散效果,不易聚合。本文采用tisic陶瓷当做基体材料,将石墨烯当做增强相,将钛粉、铝粉、碳化钛粉和石墨粉作为原料,将石墨烯与原料粉体采用三维混料机进行混料,在1400℃的真空热压烧结炉中烧结出tisic陶瓷和石墨烯/tisic复合陶瓷。对不同的混料方案和保温时间制得的样品进行显微结构、物相组成和硬度分析。探讨添加不同含量的石墨烯对石墨烯/tisic复合陶瓷物相组成、显微结构、抗热震性、耐磨性、导电性的影响。对实验结果进行分析,表明采用ti:ti C:Si:Al=1:2:1:0.2的混料方案,保温50分钟,施加25MPa的载荷条件下制得的样品具有最高的tisic含量和硬度。对石墨烯/tisic复合陶瓷的物相组成、显微结构、抗热震性、耐磨性和导电性等性能检测结果分析,表明当添加石墨烯作为增强相时,所有样品中的物相均为tisic和ti C相,在添加石墨烯的质量分数为0.75%时,样品中的tisic含量最高。石墨烯的添加能够起到细化晶粒的效果,随石墨烯质量分数的增加,晶粒尺寸逐渐减小,试样致密度下降。当添加石墨烯的质量分数为1%时,试样获得实验条件下最好的抗热震性、耐磨损性和导电性。

关键词： ti3sic2 石墨烯复合材料制备耐磨性抗热震性

ti3sic2含量对热处理态(ti5Si3+tiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

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西安交通大学学报 2020年第7期54卷 196-204页

作者：王芝萍高义民黄孝余赵四勇西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 西安交通大学铸造及耐磨材料研究所西安710049 广西长城机械股份公司广西贺州542699

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了ti3sic2含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同ti3sic2含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处... 详细信息

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了ti3sic2含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同ti3sic2含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着ti3sic2含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;ti5Si3颗粒在β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随ti3sic2质量分数增加而递增;(ti5Si3+tiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当ti3sic2的质量分数为8%时,复合材料的屈服强度和抗压强度分别达到1 930 MPa和2 500 MPa,综合力学性能最优;当ti3sic2的质量分数继续增加至10%时,复合材料的力学性能难以通过固溶和时效处理进一步改善。

关键词：热处理 ti3sic2 (ti5Si3+tiC)/TC4复合材料微观组织力学性能

3ti/Si/2C/0.2Al粉体在空气中燃烧合成ti3sic2

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无机材料学报 2009年第3期24卷 623-626页

作者：梁宝岩王明智孙金峰韩欣李晓普亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室燕山大学秦皇岛066004

采用机械活化的3ti/Si/2C/0.2Al单质粉体为原料,在空气中发生自燃反应,成功地合成了ti3sic2基材料.采用XRD、SEM和EDS等手段,分析了合成产物的相组成和微观结构特征.结果表明,机械合金化3ti/Si/2C/0.2Al单质混合粉体,不仅细化了粉体颗粒... 详细信息

采用机械活化的3ti/Si/2C/0.2Al单质粉体为原料,在空气中发生自燃反应,成功地合成了ti3sic2基材料.采用XRD、SEM和EDS等手段,分析了合成产物的相组成和微观结构特征.结果表明,机械合金化3ti/Si/2C/0.2Al单质混合粉体,不仅细化了粉体颗粒,而且产生严重的晶格畸变,从而明显提高了粉体的反应活性.把机械活化的粉体暴露在空气中,会发生剧烈的燃烧反应,并引发自蔓延反应,合成ti3sic2,冷却后变成多孔块体产物.燃烧产物由ti3sic2、tiC和微量氧化物组成.产物中ti3sic2含量约为83wt%.产物表层比较致密和均匀,而内部则粗糙且多孔.产物的表面是以Al2O3和tiO2为主相的氧化膜,氧化物颗粒大小约为2~4μm.氧化膜厚度约为5~10μm,比较致密.内部为ti3sic2和tiC材料,板条状ti3sic2晶粒长约20~40μm,宽约2~4μm,发育完善.粒状tiC晶粒大小约为3μm.

关键词： ti3sic2 机械活化燃烧反应

ti3sic2含量对激光熔覆自润滑涂层组织及性能的影响

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金属热处理 2018年第10期43卷 179-184页

作者：李眉葭孙荣禄牛伟周丹丹天津工业大学机械工程学院天津300387 天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60＋ti3Si C2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果... 详细信息

利用半导体激光器在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60＋ti3Si C2混合粉末,成功制备了Ni基自润滑复合涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等分析了涂层的微观组织及物相组成,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：不同ti3Si C2含量的涂层主要由tiC、tiB2、ti5Si3、ti3sic2、γ-Ni基体等物相组成,涂层组织分布致密均匀;涂层的显微硬度显著提高主要归功于tiC、tiB2硬质相的存在,当ti3sic2含量为7.5%时显微硬度最高,为1150 HV0.2;当ti3sic2含量为10%时,摩擦因数稳定在0.26~0.30,磨损量最小为1.2 mg。

关键词：钛合金激光熔覆复合涂层 ti3sic2 摩擦磨损性能

氟化物添加剂对低温合成ti3sic2的影响

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稀有金属材料与工程 2005年第Z1期34卷 471-474页

作者：李翠伟翟洪祥汪长安北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

主要研究了氟化物添加剂种类对低温合成ti3sic2的影响.以ti粉、Si粉及碳黑3种元素粉为原料,氟化物(CaF2,NaF或YF3)为烧结助剂,通过固液相反应烧结法在1200C左右制备出了ti3sic2粉料.研究发现烧结助剂种类对合成ti3sic2粉料的纯度有很大... 详细信息

主要研究了氟化物添加剂种类对低温合成ti3sic2的影响.以ti粉、Si粉及碳黑3种元素粉为原料,氟化物(CaF2,NaF或YF3)为烧结助剂,通过固液相反应烧结法在1200C左右制备出了ti3sic2粉料.研究发现烧结助剂种类对合成ti3sic2粉料的纯度有很大的影响,其中以添加CaF2烧结助剂合成出的ti3sic2粉料纯度最高.

关键词： ti3sic2 添加剂氟化物

三元层状固体润滑ti3sic2复合材料的制备与摩擦学研究进展

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表面技术 2020年第1期49卷 142-153页

作者：汪阳刘秀波欧阳春生罗迎社陈德强中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室长沙410004 中南林业科技大学工程流变学湖南省重点实验室长沙410004 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室河南洛阳471003

ti3sic2作为一种新型的陶瓷材料,兼具金属和陶瓷的双重性能,同时也由于具有良好的导电导热性、低密度、机械可加工性、优异的抗热震性能、高熔点、高热稳定性、耐高温氧化、耐腐蚀性能,近年来受到了越来越多研究者的关注。首先介绍了ti3... 详细信息

ti3sic2作为一种新型的陶瓷材料,兼具金属和陶瓷的双重性能,同时也由于具有良好的导电导热性、低密度、机械可加工性、优异的抗热震性能、高熔点、高热稳定性、耐高温氧化、耐腐蚀性能,近年来受到了越来越多研究者的关注。首先介绍了ti3sic2内部晶体学结构,指出其与二元碳化物tiC有着紧密的晶体学关系,接着详细叙述了各种ti3sic2制备工艺及其复合材料的研究现状,阐述了化学气相沉积(CVD)、磁控溅射(MS)、脉冲激光沉积(PLD)、自蔓延高温合成(SHS)、热等静压(HIP)、热压烧结(HP)、火花等离子烧结(SPS)等技术在制备ti3sic2及其复合材料方面的优点和不足。随后重点分析了温度、滑动速度、载荷、添加组分含量、对偶材料种类和润滑环境等因素对ti3sic2及其复合材料摩擦学性能的影响。最后总结了在ti3sic2及其复合材料研究中存在的一些问题,并指出进一步提高摩擦磨损性能,添加多元增强相,改进现有技术以及采取新型制备工艺,是未来发展的重要方向。

关键词： ti3sic2 晶体结构制备工艺影响因素摩擦学性能