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

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...     

Microstructure and properties of Ag–Ti3SiC2 contact materials prepared by pressureless sintering

Ti₃SiC₂-reinforced Ag-matrix composites are expected to serve as electrical contacts. In this study, the wettability of Ag on a Ti₃SiC₂ substrate was measured by the sessile drop method. The Ag–Ti₃SiC₂ composites were prepared from Ag and Ti₃SiC₂ powder mixtures by pressureless sintering. The effects of compacting pressure (100–800 MPa), sintering temperature (850–950℃), and soaking time (0.5–2 h) on the microstructure and properties of the Ag–Ti₃SiC₂ composites were investigated. The experimental results indicated that Ti₃SiC₂ particulates were uniformly distributed in the Ag matrix, without reactions at the interfaces between the two phases. The prepared Ag–10wt%Ti₃SiC₂ had a relative density of 95% and an electrical resistivity of 2.76×10-3 mΩ·cm when compacted at 800 MPa and sintered at 950℃ for 1 h. The incorporation of Ti₃SiC₂ into Ag was found to improve its hardness without substantially compromising its electrical conductivity; this behavior was attributed to the combination of ceramic and metallic properties of the Ti₃SiC₂ reinforcement, suggesting its potential application in electrical contacts.     

钛碳化硅陶瓷材料的研究进展

三元层状化合物钛碳化硅是一种结合金属和陶瓷性能的新型金属陶瓷,它具有较高的力学性能、优良的耐磨损性能、导热导电性能、良好的耐腐蚀和抗高温氧化性能等,被广泛应用于机电、化工、冶金和航空航天等领域。该文首先综述了Ti₃SiC₂材料的结构、制备方法,其次对Ti₃SiC₂材料的制备工艺、力学性能等进行了介绍,最后对Ti₃SiC₂材料未来研究方向进行了展望。     

Ti3C2Tx/MXene在电磁屏蔽领域的应用研究进展

电子设备领域的迅速发展和广泛应用导致电磁辐射干扰问题日趋严重,为此,开发精确度更高、安全性更好的电磁屏蔽材料成了重要的研究方向。Ti₃C₂T_x/MXene以其优异的电磁屏蔽性能被广泛应用于各领域的电磁屏蔽应用中,其薄膜、轻质多孔气凝胶的组装研究也取得了重大突破。笔者基于Ti₃C₂T_x为主体的电磁屏蔽材料,重点介绍了Ti₃C₂T_x/MXene的制备方法、应用电磁屏蔽机理、Ti₃C₂T_x/MXene薄膜及轻质气凝胶多孔结构组装技术,并根据MXene的各种性能,分析了Ti₃C₂T_x/MXene材料的发展方向。     

多孔Ti3C2Tx/SnSe复合材料的制备及其储钾性能

采用原位氧化-刻蚀法和水热合成法制备了多孔MXene复合材料(Ti₃C₂T_x/SnSe),并对所制备的材料进行了结构表征与电化学性能测试. 结果表明:在0.05 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极具有381.9 mA ·h/g的储钾容量,而相同情况下SnSe电极的比容量仅为119.2 mA ·h/g. 在1 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x /SnSe电极的初始可逆比容量为118.5 mA ·h/g,循环500次的比容量仍保持在35.4 mA ·h/g. 多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极材料优异的电化学性能得益于多孔Ti₃C₂T_x材料的高导电性,它不仅缓解了SnSe的体积膨胀,而且为离子的转移提供了良好的通路.     

δ-MnO2/Ti2CTx复合材料的制备与电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO₄为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征; 以镍网为对电极、银/氯化银为参比电极、2 mol·L^-1 KOH溶液为电解质溶液,在3电极体系中采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了复合材料的电化学性质.结果表明:当δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料在电流密度为1 A·g^-1时,复合材料的比电容高达227 F·g^-1.δ-MnO₂/Ti₂CT_x是一种性能良好的电化学电极材料,具有潜在的应用前景.     

CeO2/Ti3C2/CdS Z型异质结复合物的制备及其光催化降解甲基橙

采用水热法制备了CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物，并对其进行了光催化降解甲基橙的研究.结果表明：制备所得CeO₂/Ti₃C₂/CdS复合物具有较大的比表面积，表现出较高的可见光催化降解活性.以Ti₃C₂为传输介质，CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物的形成促进了电荷的转移，有效抑制光生载流子的复合，增强了体系的氧化还原降解能力，加速了活性物种的产生，提高了体系对甲基橙的可见光催化降解性能.其中，CeO₂/Ti₃C₂/CdS-1∶3具有高的光催化活性.     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti₃C₂T_x引入量为30 mg时,所制MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。     

碳包覆Ti3AlC2增强银基复合材料的制备与性能

Ti₃AlC₂-reinforced Ag-based composites, which are used as sliding current collectors, electrical contacts, and electrode materials, exhibit remarkable performances. However, the interfacial reactions between Ag and Ti₃AlC₂ significantly degrade the electrical and thermal properties of these composites. To diminish these interfacial reactions, we fabricated carbon-coated Ti₃AlC₂ particles (C@Ti₃AlC₂) as reinforcement and prepared Ag–10wt%C@Ti₃AlC₂ composites with carbon-layer thicknesses ranging from 50–200 nm. Compared with the uncoated Ag–Ti₃AlC₂ composite, Ag–C@Ti₃AlC₂ was found to have a better distribution of Ti₃AlC₂ particles. With increases in the carbon-layer thickness, the Vickers hardness value and relative density of Ag–C@Ti₃AlC₂ gradually decreases. With a carbon-layer thickness of 150 nm, we obtained the lowest resistivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ of 29.4 135.5×10?9 Ω·m, which is half that of Ag–Ti₃AlC₂ (66.7 × 10?9 Ω·m). The thermal conductivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ reached a maximum value of 135.5 W·m?1·K?1 with a 200-nm carbon coating (~1.8 times that of Ag–Ti₃AlC₂). These results indicate that the carbon-coating method is a feasible strategy for improving the performance of Ag–C@Ti₃AlC₂ composites.     

2维层状Ti2CTx电极材料的制备和电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体,以盐酸与氟化锂的溶液为刻蚀剂,在40 ℃磁力搅拌条件下,刻蚀48 h制得Ti₂CT_x材料.分别采用N₂吸附/脱附、X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪和透射电镜等方法对试样的比表面积、孔分布、晶相结构、形貌特征等物理性质进行了表征; 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了Ti₂CT_x材料在2 mol·L^-1 KOH溶液中的电化学特性.实验结果表明:Ti₂CT_x是2维层状材料,在电流密度为1 A·g^-1时,该材料的比容量为119 F·g^-1,经10 000次充放电循环后,比容量保留率为98%,且保持较高的库伦效率.     

高强度电活性MXene/TA/ANF复合膜的制备及电化学性能

采用二维导电材料MXene(Ti₃C₂T_x)与电活性生物质单宁酸以及高强度的芳纶纳米纤维复合经真空抽滤制备了具有层状结构的自支撑柔性薄膜.系统研究了Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的微观形貌结构、力学以及电化学性能.结果表明Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的拉伸强度高达36.2 MPa,具有良好的柔性,可被任意弯曲、折叠以及扭曲.Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜所组装的柔性固态超级电容器体积比电容为826.56 F cm^-3,体积能量密度高达28.7 Wh L^-3,且经过不同角度的弯曲能保持稳定的电化学性能.     

Al2O3/LiAlO2表面包覆改性LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正极材料研究

三元正极材料因比容量高、成本低和较为环保而备受研究者的关注和青睐,但其循环稳定性与倍率性能较差。通过固相包覆法制备了纳米Al₂O₃以及LiAlO₂包覆的LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料,对所制备材料的结构及形貌进行系统表征,结果表明,两种包覆均在保持正极材料结构的基础上成功形成了表面包覆层。电化学性能测试表明,用质量分数为1%的Al₂O₃包覆时,其初始放电容量从原始材料的159 mA·h·g^-1提升至162.57 mA·h·g^-1,循环35次的容量保持率由74.38%提升至94.89%;用质量分数为3%的LiAlO₂包覆时,初始放电比容量提升至164.85 mA·h·g^-1,前35次的容量保持率较未包覆材料均有所提高。此外,经包覆后正极材料循环性能和倍率性能均有所提高,电压衰减和电化学阻抗降低,...     

B4C-TiB2-SiC复合陶瓷的SPS制备及组织性能研究

针对B₄C陶瓷烧结性能较差、成本较高的技术问题,提出了一种新型的B₄C基复合陶瓷的制备方法. 该方法以B₄C、Ti₃SiC₂及Si的混合粉作为初始粉体,通过放电等离子烧结技术（SPS）制备第二相（TiB₂+SiC）质量分数为30%的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷,利用SPS特殊的烧结机制以及烧结过程中的原位放热反应,有效提升了B₄C陶瓷的烧结性能,降低了B₄C陶瓷的制造成本. 研究结果表明,在烧结温度为1650 °C,保温时间为5 min,烧结压力为50 MPa的条件下,制备得到了具有较高致密度（98.5%）的B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷. 随着烧结压力的增加,B₄C-TiB₂-SiC复合陶瓷的硬度逐渐增大,断裂韧性不断减小,而复合陶瓷的弯曲强度则呈现出先缓慢增加后迅速增大的变化趋势.      

多组元固溶Ti3AlC2三元层状陶瓷的合成及表征

以Ti-Al-TiC和Ti-Al-TiC-NbC-TaC-WC为体系,采用热压烧结法原位合成Ti₃AlC₂三元层状陶瓷和多组元固溶(Ti, M)₃AlC₂(M为Nb、Ta、W)样品,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能量色散X射线光谱仪对样品进行表征分析。结果表明,Nb、Ta、W元素都可以固溶进入Ti₃AlC₂晶体中,且提高了Ti₃AlC₂陶瓷结晶度,但固溶能力有限,掺杂固溶元素的样品晶相中有M-Al非晶相生成。     

二维Ta4C3O2电子结构的拓扑性质

过渡金属碳化物和氮化物也被称为MXenes材料,是一类具有独特性质的新型二维材料.经第一性原理计算发现,二维Ta₄C₃O₂的电子结构可能具有拓扑性质,而Ta₄C₃已被成功制备,Ta₄C₃O₂可通过表面功能化实现制备.这些结果将为研究MXenes材料的拓扑性质提供有利借鉴,也为今后的实际应用奠定基础.     

基于粒径及温度效应的纳米MoS2热力学性质探究

为了进一步研究粒径和温度对纳米材料表面热力学性质的影响,采用溶剂热法并调控表面活性剂用量制备5种不同粒径的纳米二硫化钼(MoS₂)。采用X射线粉末衍射仪对MoS₂的物相组成进行表征;通过电导率测定和热化学循环理论以及热力学理论结合,研究MoS₂材料表面热力学性质的粒径和温度效应及规定热力学性质的粒径效应。结果表明,所有热力学函数均与材料粒径的倒数和温度有着良好的线性关系。     

锂离子电池层状结构三元正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2研究进展

 三元层状结构LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有较高的可逆容量、结构稳定性、热稳定性和相对较低的成本,成为电动汽车领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。综述了锂离子电池正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的结构、电化学性能及对其进行性能优化的掺杂、表面包覆和制备特殊纳米结构材料的3 种方法。其中,纳米材料的研究是锂离子电池正极材料的研究热点之一。材料的电化学性能与粒子尺寸、形貌、多孔性、结晶性和比表面积紧密相关。因此,提高正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的电化学性能时,要充分考虑到这些因素的影响。     

SiCf/Ti2AlNb复合材料的界面反应及热稳定性

界面反应层是影响SiC纤维(SiC_f)增强钛基复合材料力学性能的重要因素,本文研究了SiC_f/Ti₂AlNb复合材料在热等静压成型以及热暴露过程中的界面反应、界面元素分布规律和界面热稳定性.研究结果表明:SiC_f/Ti₂AlNb复合材料内部元素扩散形成的界面产物主要为TiC,在热暴露过程中出现了TiSi₂和NbSi₂相.SiC_f/Ti₂AlNb复合材料界面反应层的厚度长大符合Arrhenius定律,其界面反应层厚度长大速率随着热暴露温度的升高而增加.界面反应层长大激活能为24.27kJ/mol,界面层长大频率因子为2.80×10^-4 m/s^1/2.SiC_f/Ti₂AlNb复合材料界面在700℃及以下温度具备良好的热稳定性.     

光活化SnO2/Co3O4复合材料低温丙酮气敏性能研究

以硝酸钴、氯化亚锡和2-甲基咪唑为原料,甲醇为溶剂,通过热解双金属有机骨架法制备SnO₂/Co₃O₄复合材料,探究光活化作用下SnO₂/Co₃O₄复合材料的低温丙酮气敏性能。结果表明：SnO₂/Co₃O₄复合材料在近紫外光活化作用下,工作温度为80℃时,对体积分数为0.005%的丙酮具有良好的气敏性能,灵敏度响应值为14.5,是无光活化时的7倍,并且表现出良好稳定性。SnO₂/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善是由于光活化下材料内部建立了氧的光活化吸附-解吸循环,使得低温下材料的气体吸附-解吸过程和表面反应性增强。