课题基金 / 基金详情

Ti3SiC2微滤膜的反应合成及孔隙形成机理

批准号:
51504296
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
江垚
依托单位:
学科分类:
粉末冶金与粉体工程
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
高海燕、刘新利、张惠斌、王重贺

项目摘要

结项摘要

项目成果

江垚的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
Ti3SiC2是一种典型的MAX相金属陶瓷,兼具陶瓷和金属材料的性能优点,如优异的抗环境腐蚀性能,良好的力学性能和可机加工性能等,在极端条件下的环保、过程分离、节能减排等领域具有广阔的应用前景。本项目提出,采用反应合成法制备Ti3SiC2微滤膜材料,研究Ti3SiC2微滤膜反应合成过程及孔结构形成机理,主要内容包括:探讨钛、硅、碳元素粉末反应合成过程及孔隙形成的热力学条件;揭示钛、硅、碳元素粉末反应合成过程中孔结构演变随合成参数变化的动态规律;研究钛、硅、碳三元体系中合成条件、反应过程参数以及微观结构变化参数之间的定量关系。作为潜在的固气分离过滤材料,研究成果可实现Ti3SiC2微滤膜的近净成形合成及孔结构的定量控制。
英文摘要
As a typical MAX phase metallic ceramic, Ti3SiC2 has the advantages of ceramics and metals, such as excellent environment corrosion resistivity, good mechanical properties and mechinability. Ti3SiC2 shows great application potential in enviromental protection, industrial separation and pollution reduction in rugged environments. Ti3SiC2 micro-filtration membrane material fabricated through a reactive synthesis method is presented in this project, in which the reactive synthesis procedure and the pore structure formation mechanism of Ti3SiC2 micro-filtration membrane are to be investigated. The main investigation content includes: (1) the reactive synthesis procedure of Ti, Si and C elemental powders and the thermal condition of pore formation; (2) the evolution of pore structure with synthesis parameters in the procedure of reactive synthesis of Ti, Si and C elemental powders; (3) the quantitative relationship between the synthesis condition, reactive process parameter and microstructures. The quantitative control of the reactive synthesis and pore structure can be realized, and the investigation results have the great industrial application potentials.
本项目采用反应合成法制备兼具金属和陶瓷材料性能优点的MAX相金属陶瓷多孔材料。主要研究内容包括:元素粉末反应合成Ti3SiC2基多孔材料过程中孔隙的形成和演变过程,孔隙形成机理,制备参数和孔结构参数之间定量关系,物相形成及转变过程,Ti3SiC2多孔膜制备及性能表征,多孔材料的过滤性能、力学性能、抗腐蚀性能和抗高温氧化性能。获得了重要结果:1.通过元素粉末反应合成制备出Ti3SiC2基MAX相多孔材料,物相纯度99vol.%以上,表现出典型纳米层片状结构特征。2.孔隙形成机理包括:冷压成形过程中形成间隙孔;在Ti/C和Ti/Si分别反应合成TiC和Ti5Si3过程中,由于生产物和反应物密度差异成孔;在TiC、Ti5Si3和Si反应合成Ti3SiC2过程中由于物相密度差异成孔;元素挥发成孔。3.合成物相演变包括Ti-Si及Ti-C二元化合物形成和MAX相形成两个阶段。4.Ti3SiC2基MAX相多孔材料开孔隙度达到48%-55%,孔径分布表现出双峰特征,孔结构与粉末粒度和烧结温度相关,孔结构参数之间遵循Hagen-Poiseuille方程。5.采用细粉反应合成工艺制备出Ti3SiC2基MAX相微滤膜,纯度99vol.%以上,开孔隙度46.8%,膜层厚度在20-200μm,最大孔径3-15μm,过滤精度孔径0.5-3μm。6.固溶铝Ti3SiC2基MAX相多孔材料物相纯度达到99.5 vol.%,具有典型纳米层状显微结构;Al元素较大程度影响多孔材料的纯度、孔结构和力学性能;Ti粉末粒度主要影响材料的最大孔径,随粒度降低,孔隙均匀化程度提高,抗弯强度增大。7.Ti3SiC2多孔材料具有较好的抗盐酸和浓硝酸腐蚀性能,在王水中的腐蚀失重约为稀硝酸中的4.9倍。8.Ti3SiC2基MAX相多孔材料在800℃空气中的氧化行为表现出阶段性特征。400-600℃,Ti3SiC2多孔材料氧化后形成了锐钛矿TiO2和非晶SiO2氧化层;700-1000℃,氧化层不能提供良好保护,材料较快氧化。本项目所开展的Ti3SiC2基MAX相多孔材料的反应合成和孔隙形成机理的研究成果可扩展至其他MAX相多孔材料的制备;该多孔材料的孔结构参数及其影响因素研究成果可用于调节材料的孔结构参数及其过滤性能;该多孔材料的抗腐蚀和抗高温氧化性能等研究成果,确定了该新型多孔材料的应用范围和相关服役条件。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Reactive synthesis of porous nanolaminate Ti-3(Si,Al)C-2 intermetallic compound
多孔纳米层压Ti-3(Si,Al)C-2金属间化合物的反应合成
DOI: 10.1016/j.matchemphys.2017.12.076
发表时间: 2018
期刊: Materials Chemistry and Physics
影响因子: 4.6
作者: [Wang Zhonghe, Zhang Huibin, Liu Xinli, Jiang Yao, Gao Haiyan, He Yuehui]
通讯作者: He Yuehui
Corrosion behavior of porous Ti3SiC2 in nitric acid and aqua regia
多孔Ti3SiC2在硝酸和王水中的腐蚀行为
DOI: 10.1016/s1003-6326(17)60065-7
发表时间: 2017
期刊: TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA
影响因子: 4.5
作者: [Liu Xin-li, Jiang Yao, Zhang Hui-bin, He Yue-hui]
通讯作者: He Yue-hui
DOI: 10.1007/s10853-015-9572-1
发表时间: 2016-03-01
期刊: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE
影响因子: 4.5
作者: [Liu, Xinli, Zhang, Qiankun, He, Yuehui]
通讯作者: He, Yuehui
DOI: --
发表时间: 2018
期刊: 粉末冶金材料科学与工程
影响因子: --
作者: [王重贺, 康建刚, 张惠斌, 刘新利, 贺跃辉, 江垚]
通讯作者: 江垚
7
    活性位点调控制备分级多孔自支撑Ti基电解水阳极及协同增强析氧机制研究
    • 批准号:
      2026JJ50380
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2026
    • 负责人:
      江垚
    • 依托单位:
    面向湿法冶金应用的Si基金属间化合物多孔阳极的研究
    • 批准号:
      51971251
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      江垚
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金