Preview

Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Получение МАХ-фаз Ti2AlC и Ti3AlC2 в режиме СВС c восстановительной стадией

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-36-40

Полный текст:

Аннотация

Работа посвящена получению порошков МАХ-фаз Ti2AlC и Ti3AlC2 методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) по схеме магнийтермического восстановления из оксидного сырья. Источником титана служил его оксид TiO2 , в качестве восстановителя использовался магний. Очистку от оксида магния проводили в разбавленной соляной кислоте при температуре 70 °С и концентрации 1 : 3. Выход целевого продукта при магнийтермическом восстановлении составляет 35–40 %. Выявлено, что при стехиометрическом соотношении компонентов продукт синтеза после химического выщелачивания в соляной кислоте состоит из Ti2AlC, MgAl2O4 и TiC. Формирование шпинели MgAl2O4 связано с недостатком восстановителя магния в шихте, при этом часть алюминия вступает в реакцию восстановления титана из его оксида с образованием Al2O3 . Это приводит к получению шпинели MgO·Al2O3 . Увеличение содержания избыточного магния в шихте от 20 до 30 мас.% обусловливает полное восстановление титана из его оксида магнием с образованием МАХ-фазы Ti2AlC и карбида титана. Снижение количества углерода в шихте на 10 мас.% влечет уменьшение доли карбида титана до 4 %. При избыточном содержании сажи от 20 до 35 % образуется продукт, содержащий МАХ-фазы Ti3AlC2 , Ti2AlC и TiC, причем массовая доля Ti3AlC2 повышается от 86 до 89 % соответственно. Полученные порошки представляют собой агломераты (87 % из них меньше 65 мкм), состоящие из тонких пластин МАХ-фаз толщиной 70–100 нм.

Об авторах

В. И. Вершинников
Институт структурной макрокинетики проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Вершинников В.И. – канд. техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8



Д. Ю. Ковалев
Институт структурной макрокинетики проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия

Ковалев Д.Ю. – канд. техн. наук, зав. лабораторией рентгеноструктурных исследований.

142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8



Список литературы

1. Barsoum M.W. MAX phases: Properties of machinable ternary carbides and nitrides. 1st ed. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2013.

2. Barsoum M.W., Bridkin D., Raghy T.E. Layered machinable ceramics for high temperature applications. Scr. Metall. Mater. 1997. Vol. 36. P. 535—539.

3. Barsoum M.W. The Мn+1АХ nphases: A new class of solids. Prog. Solid State Chem. 2000. Vol. 28. P. 201—281.

4. Radovic M., Barsoum M.W. MAX phases: Bridging the gap between metals and ceramics. Amer. Ceram. Soc. Bull. 2013. Vol. 92. No. 3. P. 20—27.

5. Rahman A., Rahaman Z. Study on structural, electronic, optical and mechanical properties of MAX phase compounds and applications. Amer. J. Mod. Phys. 2015. Vol. 4. No. 2. P. 75—91.

6. Tallman D.J., Anasori B., Barsoum M.W. A critical review of the oxidation of Ti 2 AlC, Ti3 AlC 2 and Cr 2 AlC in air. Mater. Res. Lett. 2013. Vol. 1. P. 115—125.

7. Poon B., Ponson L., Zhao J., Ravichandran G. Damage accumulation and hysteretic behavior of MAX phase materials. J. Mech. Phys. Solids. 2011. Vol. 59. P. 2238—2257.

8. Zhang H.B., Bao Y.W., Zhou Y.C. Current status in layered ternary carbide Ti3 SiC2 : A review. J. Mater. Sci. Technol. 2009. Vol. 25. No. 1. P. 1—38.

9. Barsoum M.W., Ali M., El-Raghy T. Processing and characterization of Ti 2 AlC, Ti 2 AlN, and Ti 2 AlC0.5 N0.5 . Metall. Mater. Trans. A. 2000. Vol. 31. P. 1857—1863.

10. Yan M., Chen Y., Mei B., Zhu J. Synthesis of high-purity Ti 2 AlN ceramic by hot pressing . Trans. Nonferr. Met. Soc. Chine. 2008. Vol. 18. No. 1. P. 82—85.

11. Luginina M.A., Kovalev D.Yu., Sytschev A.E. Preparation of Ti 2 AlN by reactive sintering. Int. J. SHS. 2016. Vol. 25. No. 1. P. 35—38.

12. Hong Xiao-lin, Mei Bing-chu, Zhu Jiao-qun, Zhou Weibing. Fabrication of Ti 2 AlC by hot pressing of Ti, TiC, Al and active carbon powder mixtures. J. Mater. Sci. 2004. Vol. 39. No. 5. P. 1589—1592.

13. Zhou W.B., Mei B.C., Zhu J.Q., Hong X.L. Rapid synthesis of Ti 2 AlC by spark plasma sintering technique. Mater. Lett. 2005. Vol. 5. P. 131—139.

14. Yi Liu, Shi Zh., Wang J., Qiao G., Jin Zh., Shen Zh. Reactive consolidation of layered-ternary Ti 2 AlN ceramics by spark plasma sintering of a Ti/AlN powder mixture. J. Eur. Ceram. Soc. 2011. Vol. 31. No. 5. P. 863—868.

15. Левашов Е.А., Погожев Ю.С., Штанский Д.В., Петржик М.И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез керамических материалов на основе Мn+1 АХ n фаз в системе Ti—Cr—Al—C. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2008. No. 3. С. 13—22.

16. Hendaoui A., Andasmas M., Benaldjia A., Langlois P., Vrel D. SHS of high-purity MAX compounds in the Ti—Al—C system. Int. J. SHS. 2008. Vol. 17. No. 2. Р. 129—136.

17. Vadchenko S.G., Sytschev A.E., Kovalev D.Yu., Shukin A.S, Belikova A.F. SHS of MAX compounds in the Ti—Si—C system: influence of mechanical activation. Int. J. SHS. 2014. Vol. 23. No. 3. P. 141—144.

18. Thomas T., Bowen C. Effect of particle size on the formation of Ti 2 AlC using combustion synthesis. Ceram. Int. 2016. Vol. 42. P. 4150—4157.

19. Bazhin P.M., Kovalev D.Yu., Luginina M.A., Averichev O.A. Combustion of Ti—Al—C compacts in air and helium: A TRXRD study. Int. J. SHS. 2016. Vol. 25. No 1. Р. 30—34.

20. Bai Y., He X., Li Y., Zhu C., Zhang S. Rapid synthesis of bulk Ti 2 AlC by self-propagating high temperature combustion synthesis with a pseudo—hot isostatic pressing process. J. Mater. Res. 2009. Vol. 24. No. 8. P. 2528—2535. DOI: 10.1557/jmr.2009.0327.

21. Yeh C.L., Kuo C.W., Chu Y.C. Formation of Ti3AlC2/Al2O3 and Ti 2 AlC/Al2 O 3 composites by combustion synthesis in Ti—Al—C—TiO 2 systems. J. Alloys Compd. 2010. Vol. 494. P. 132—136.


Для цитирования:


Вершинников В.И., Ковалев Д.Ю. Получение МАХ-фаз Ti2AlC и Ti3AlC2 в режиме СВС c восстановительной стадией. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020;(1):36-40. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-36-40

For citation:


Vershinnikov V.I., Kovalev D.Yu. Obtaining of Ti2AlC and Ti3AlC2 MAX phases by SHS with reduction stage. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2020;(1):36-40. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-36-40

Просмотров: 134


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)