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Ti₃SiC₂-SiC复合材料的耐磨擦磨损性能

张建峰 , 施璐 , 王连军 , 江莞 , 陈立东

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01147

以商用硅粉、碳粉、钛粉以及少量的铝粉为原料, 利用放电等离子烧结技术原位反应制备了Ti₃SiC₂-SiC复合材料. 利用盘销式摩擦磨损实验机测试了Ti₃SiC₂-SiC复合材料的耐摩擦磨损性能. 结果表明: 随着SiC含量的增加, 材料相对于硬化钢的摩擦系数和磨损系数均呈下降趋势, 这表明SiC的引入提高了复合材料的抗摩擦磨损性能. Ti₃SiC₂单相材料摩擦系数在0.8～1.0之间, 而Ti₃SiC₂-40vol% SiC复合材料在稳态下的摩擦系数达到了0.5, Ti₃SiC₂-40vol% SiC复合材料相对于Ti₃SiC₂单相材料的磨损系数下降了一个数量级. Ti₃SiC₂-SiC复合材料的高抗磨损性归因于磨损类型的改变以及SiC良好的抗氧化性能.

关键词: 微观结构 , Ti₃SiC₂-SiC composite , SPS , friction and wear mechanism

放电等离子烧结原位制备TiC/Ti_2AlC复合材料及室温力学性能评价

施璐 , 张建峰 , 王连军 , 江莞 , 陈立东

稀有金属材料与工程

以Al_4C_3、Ti和石墨粉为原料(Ti、Al、C的摩尔比为6:1:3),利用放电等离子烧结(SPS)技术通过原位反应制备出TiC/Ti_2AlC的复合材料.结果表明,基体相TiC的晶粒尺寸在2～5 μm左右,反应生成的Ti_2AlC颗粒尺度纵向长度为4～10 mm,横向宽度为1～2 mm,且弥散均匀分布在基体中.三元层状相Ti_2AlC的引入大大提高了复合材料的力学性能,复合材料的维氏硬度HV为11 GPa,断裂韧性K_(IC)为5.3 MPa·m~(1/2),抗弯强度sf为(470±50) MPa,弹性模量E为(228±30) GPa.通过压痕法观察了裂纹扩展路径,讨论了材料的断裂机制和增韧机制.材料以沿晶断裂为主,伴随少量穿晶断裂.

关键词: SPS , TiC , Ti_2AlC , 力学性能 , 断裂机制

SPS原位反应制备TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y系复合材料的微观结构及其导电性能

施璐 , 张建峰 , 王连军 , 江莞

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01168

以Al₄C₃、Ti和石墨混合粉体为原料, 采用放电等离子技术原位反应制备了TiC/Ti₂AlC两相复合材料和TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料. 利用XRD、SEM、TEM研究了复合材料的相组成和微观结构, HRTEM的观察结果显示复合材料的相界面清洁干净, 无非晶相存在. 同时研究了TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的原位反应烧结过程, 并对复合材料的导电行为进行了表征. 在室温时TiC/Ti₂AlC材料的电导率大于TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料,其中TiC/40vol%Ti₂AlC的电导率最高达到8.83×105S/m. TiC/Ti2AlC两相复合材料和TiC/Ti₂AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的电导率均随温度的升高而下降, 呈现电导的金属性特征, 同时电导率随温度变化关系符合Arrhenius理论.

关键词: TiC , Ti₂AlC , SPS , in-situ composite , electric conductivity

Ti3SiC2-SiC复合材料的耐磨擦磨损性能

张建峰 , 施璐 , 王连军 , 江莞 , 陈立东

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.06.012

以商用硅粉、碳粉、钛粉以及少量的铝粉为原料,利用放电等离子烧结技术原位反应制备了Ti3SiC2-SiC复合材料.利用盘销式摩擦磨损实验机测试了Ti3SiC2-SiC复合材料的耐摩擦磨损性能.结果表明:随着SiC含量的增加,材料相对于硬化钢的摩擦系数和磨损系数均呈下降趋势,这表明SiC的引入提高了复合材料的抗摩擦磨损性能.Ti3SiC2单相材料摩擦系数在0.8～1.0之间,而Ti3SiC2-40vol%SiC复合材料在稳态下的摩擦系数达到了0.5,Ti3SiC2-40vol%SiC复合材料相对于TisSiC2单相材料的磨损系数下降了一个数量级.Ti3SiC2-SiC复合材料的高抗磨损性归因于磨损类型的改变以及SiC良好的抗氧化性能.

关键词: 微观结构 , SPS , Ti3SiC2-SiC复合材料 , 摩擦磨损机理

SPS原位反应制备TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y系复合材料的微观结构及其导电性能

施璐 , 张建峰 , 王连军 , 江莞

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01168

以Al_4C_3、Ti和石墨混合粉体为原料, 采用放电等离子技术原位反应制备了TiC/Ti_2AlC两相复合材料和TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y三相复合材料. 利用XRD、SEM、TEM研究了复合材料的相组成和微观结构, HRTEM的观察结果显示复合材料的相界面清洁干净, 无非晶相存在. 同时研究了TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的原位反应烧结过程, 并对复合材料的导电行为进行了表征. 在室温时TiC/Ti_2AlC材料的电导率大于TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y三相复合材料,其中TiC/40vol%Ti_2AlC的电导率最高达到8.83×10~5S/m. TiC/Ti_2AlC两相复合材料和TiC/Ti_2AlC/Ti_xAl_y三相复合材料的电导率均随温度的升高而下降, 呈现电导的金属性特征, 同时电导率随温度变化关系符合Arrhenius理论.

关键词: TiC , Ti_2AlC , SPS , 复合材料 , 电导率

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