Ti3AlC2和Ti2AlC催化合成苯甲酸乙酯的初步研究

以苯甲酸、乙醇为原料,三元碳化合物Ti3AlC2和Ti2AlC为催化剂合成苯甲酸乙酯,采用内标法以高效液相色谱分析产品组成.结果表明,Ti3AlC2和Ti2AlC都具有一定的催化合成苯甲酸乙酯的作用.Ti3AlC2在高温下有利于苯甲酸乙酯合成,而Ti2AlC在低温下有利于苯甲酸乙酯的合成,并对催化反应机理进行了初步探讨.     

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.     

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。     

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.     

Ti3SiC2材料的制备及电接触性能研究

采用熔盐保护合成法制备Ti₃SiC₂粉末材料,并将该粉末进行热压烧结,制备出Ti₃SiC₂块状样品。在加载电压10 kV下,对Ti₃SiC₂块状材料进行电弧烧蚀性能研究。电弧烧蚀后,Ti₃SiC₂块状材料表面出现烧蚀痕迹,电弧熄灭后,裂纹和显微孔洞显现。结合拉曼光谱和X射线能谱结果,高能高热的电弧使得Ti₃SiC₂块状材料表面有Ti和Si的氧化物生成。     

TiC-Al2O3颗粒增强钢基复合材料的制备及耐磨性研究

选取Ti-C-Al-Fe2O3体系采用铸造/SHS(自蔓延高温合成)两种工艺相结合,成功制备出原位自生TiC、Al2O3两种陶瓷颗粒增强钢基复合材料.通过改变Ti-C-Al-Fe2O3体系稀土元素含量以及施加不同载荷等参数的变化,研究体系的耐磨性能.添加稀土CeO2加入量为0.8wt.%时,相对耐磨性为10.2,达到最大值;同一成分的材料随着载荷从7N增加到21N,相对耐磨性也进一步提高.     

Ti3SiC2的生长机制

为探讨Ti3SiC2的生长机制,以Ti、Si、C元素粉末为原料,采用三种不同的真空烧结工艺,制备体积分数为89.12%、85.90%及93.01%的Ti3SiC2材料,并利用XRD和SEM对其进行组织结构分析。结果表明:Ti3SiC2晶体生长为台阶机制,在母层片的法线方向不受约束的情况下形成梯田形貌;在生长母层面的法线方向受到约束的情况下,Ti3SiC2的生长台阶被逐渐填满,形成晶型较完整的Ti3SiC2;在以Ti、Si、C粉末为原料制备Ti3SiC2时,在略高于1 300℃的温度进行长时间保温是有利的。     

FSP制备TiO2铝基复合材料的组织与性能研究

为了解决铝基复合材料强韧性的问题,采用搅拌摩擦加工(friction stir processing, FSP)的方法制备TiO₂铝基复合材料。分别采用显微组织观察试验、拉伸试验和显微硬度试验等方法,对复合材料的强化机理、显微组织以及力学性能进行表征与分析。结果表明,TiO₂的加入对复合材料具有细化晶粒作用,FSP改变了铝合金的结晶形式,由无形核的连续性动态再结晶转变为颗粒刺激形核机制;FSP制备TiO₂铝基复合材料的抗拉强度及显微硬度均得到了提高,当添加量达到4.8%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度达到456 MPa,硬度值达到130 HV,与未添加颗粒相比较,分别提高了17%和16%,而延伸率仅下降了4%。FSP制备TiO₂铝基复合材料不仅可以有效提高力学性能,可以改善强韧性不匹配的问题,研究结果可为新型复合材料的应用提供理论基础和技术参考。     

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。     

FeTiO3/rGO复合材料的制备与电化学性能

以Fe-ZIF为模板合成了TiO₂@Fe-ZIF/GO前驱体,并通过进一步热处理获得锂离子电池FeTiO₃/rGO复合阳极材料。电化学测试结果表明,FeTiO₃/rGO复合材料在200mA/g电流密度下循环300圈后放电比容量为634mA·h/g,在1 000mA/g电流密度下循环400圈后放电比容量仍为536mA·h/g,并且表现出了优秀的倍率循环性能。这种优异的电化学性能归因于ZIF在石墨烯纳米片上的原位生长,使得石墨烯既起到导电框架的作用,又起到体积缓冲剂的作用,克服了过渡金属钛酸盐导电性差、以及多次循环过程中产生的不可逆晶型变化等缺点,提升了负极材料的储锂性能。     

Fabrication and properties of silver-based composites reinforced with carbon-coated Ti_3AlC_2

Ti_3AlC_2-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 Ti_3AlC_2 significantly degrade the electrical and thermal properties of these composites. To diminish these interfacial reactions, we fabricated carbon-coated Ti_3AlC_2 particles(C@Ti_3AlC_2) as reinforcement and prepared Ag–10 wt%C@Ti_3AlC_2 composites with carbon-layer thicknesses ranging from 50–200 nm. Compared with the uncoated Ag–Ti_3AlC_2 composite, Ag–C@Ti_3AlC_2 was found to have a better distribution of Ti_3AlC_2 particles. With increases in the carbon-layer thickness, the Vickers hardness value and relative density of Ag–C@Ti_3AlC_2 gradually decreases. With a carbon-layer thickness of 150 nm, we obtained the lowest resistivity of Ag–C@Ti_3AlC_2 of 29.4 135.5×10~(-9) Ω·m, which is half that of Ag–Ti_3AlC_2(66.7 × 10~(-9) Ω·m). The thermal conductivity of Ag–C@Ti_3AlC_2 reached a maximum value of 135.5 W·m~(-1)·K~(-1) with a 200-nm carbon coating(～1.8 times that of Ag–Ti_3AlC_2). These results indicate that the carbon-coating method is a feasible strategy for improving the performance of Ag–C@Ti_3AlC_2 composites.     

采用热压工艺制备高纯致密Ti3SiC2材料

原料摩尔配比为n(TiC)∶n(Ti)∶n(Si)∶n(Al) =2∶1∶1∶0 .2的起始混合粉料在 130 0～ 14 0 0℃和 30MPa压力下热压 2h制得高纯致密Ti3 SiC2 块体材料 .添加适量铝作助剂显著加快Ti3 SiC2 的反应合成 ,并使Ti3 SiC2 在 12 0 0℃下大量生成 ,能谱仪分析表明Al在材料中均匀分布 .所得Ti3 SiC2 颗粒为板状结晶形貌 ,平面内尺寸大小为 3～ 8μm .     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

原位生长碳纳米管增强SiCf/SiC复合材料的力学性能简

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5．31％时,复合材料的断裂韧性提高106．3％。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。     

颗粒增强铝基复合材料的制备及热膨胀性能

以复合材料在电子封装方面的应用为目标,选择粒径大约为4μm的Al2O3、AlN和SiC颗粒,采用挤压铸造法方法制备了颗粒体积分数为40%的3种铝基复合材料。研究表明,所制备的复合材料组织致密,颗粒均匀分布。对比分析表明,复合材料的平均线膨胀系数(CTE)在11.51×10-6～18.62×10-6/K之间并随着加热温度的升高而增大。SiCp/2024复合材料的CTE实测值最低,AlNp/6061次之,Al2O3p/2024略高;Al2O3p/2024的实测值与Kerner模型预测值相符得较好,而AlNp/6061复合材料与ROM模型符合得较好,SiCp/2024复合材料的实测值介于Shapery模型的上下限之间。     

Nb对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响 ,分析了其影响机理。结果表明 ,在Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]的Al2 O3 复合材料中掺入Nb元素 ,材料的微观组织形貌得以细化 ,性能有了较大提高。随Nb掺量的增加 ,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小 ,当掺量为 φ =1.5 %时 ,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高 ,分别为 98.13%、5 0 1.0 6MPa和 2 0 .31GPa ,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大 ,当掺量为 φ =2 %时 ,其断裂韧性为5 .2 4MPa·m1/ 2 。     

涂覆颗粒增强耐热铝基复合材料的性能

通过真空热压、热挤压工艺制备了涂覆颗粒增强Al-Fe-V-Si耐热铝合金基复合材料,研究了该材料在不同温度下的力学生能与摩擦磨损性能,并与基体A1-Fe-V-Si和未涂覆颗粒(SiCp)增强Al-Fe-V-Si的性能进行了对比.研究结果表明涂覆后的SiC与基结合更加牢固,涂覆层Ni的加入降低了材料内部颗粒(SiCp)与基体(Al-Fe-V-Si)之间的孔隙;在室温,10%SiC/Al-Fe-V-Si(0812)复合材料的断裂强度分别比基体和复合材料10%SiC/Al-Fe-V-Si(0812)增加了62.15%和282%,在400℃时分别增加了55.30%和28.60%;复合材料耐磨性能与增强体未涂覆复合对料的相比大大提高,经增强体涂覆的铝基复合材料试样在载荷为50 N、滑动速度为0 63m/s的工况下,复合材料磨损机制在300℃时以磨粒磨损为主,高于350℃时,以粘着磨损为主.     

Ti对Sn-xTi/Al2O3润湿性的影响

针对添加活性元素Ti有利于改善金属/Al₂O₃体系的润湿性、但润湿机制仍不明确问题,研究采用改良座滴法,研究了熔融Sn-(原子分数为0%、2%、5%)Ti合金在973~1 273 K高真空中在Al₂O₃表面的润湿性.研究结果表明:Ti原子分数的增加会显著改善Sn-xTi/Al₂O₃体系的润湿性,润湿性改善的原因在于Ti在界面处的吸附降低了固/液界面自由能,而并非界面析出的反应产物.对此结论,应用吸附的统计热力学模型验证了实验结果,并证明Sn-xTi/Al₂O₃体系的铺展动力学在很大程度上受控于吸附动力学.     

涂层对三维碳纤维编织体/Al2O3陶瓷复合材料性能的影响

从自制的SiO2和SiC涂层/三维碳纤维编织体出发,采用溶胶浸渍-原位分解法得到三维碳纤维编织体/涂层/Al2O3陶瓷复合材料.采用等温氧化失重、XRD、SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对碳纤维编织体抗氧化性、复合材料力学性能的影响及复合材料的强韧化机理.结果表明:涂层可明显提高碳纤维编织体的抗氧化性能;梯度SiC涂层可明显改善纤维与陶瓷颗粒的界面结合性能,使复合材料的强度、断裂韧性和弹性模量分别增加5~10倍,材料的断裂呈层间紧密的复合断裂;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为Cf的拔出、桥接和诱导裂纹偏转.     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.