Abstract
The ternary carbide compound Ti3AlC2 belongs to the so-called MAX-phases – a new type of ceramic materials with unique properties. A simple energy-saving method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) based on combustion is one of the promising methods for the production of this MAX-phase. The application of the SHS technology is to produce a Ti3AlC2 MAX-phase porous frame with the homogeneous porous structure without such defects as large pores, laminations, and cracks is of great interest. The paper investigates the possibility of producing such a porous frame with the maximum content of the Ti3AlC2 MAX-phase using powders of Ti, Al, and C elements of various grades different in particle sizes and carbon forms (soot or graphite) as initial components. Porous frame samples were produced by the open-air burning of pressed briquettes of charge of the initial powders of the selected grades without applying external pressure. The authors studied the macro- and microstructure of the obtained samples, their density, and phase composition. The study shows that using the finest titanium and carbon powders leads to the excessively active combustion with gas evolution and the synthesis of the defective porous samples with the charge briquette shape distortion, large pores, laminations, and cracks. Besides the titanium carbide by-phase, the highest values for the MAX-phase amount in the SHS-product were obtained using the titanium powder of the largest-size fraction together with the graphite powder, rather than soot. The excess aluminum powder addition to the stoichiometric ratio to the initial charge leads to an increase in the MAX-phase amount in the SHS product, compensating for the loss of aluminum due to evaporation. An increase in the sample volume (scale factor) also leads to an increase in the MAX-phase amount in the SHS product due to the slower cooling of the product after the reaction.
Highlights
The ternary carbide compound Ti3AlC2 belongs to the so-called MAX-phases
cracks is of great interest
The paper investigates the possibility of producing such a porous skeleton with the maximum content
Summary
При проведении эксперимента использовались следующие порошки (здесь и далее используются массовые %): титановый порошок пористый марки ТПП-7 с самым крупным размером частиц (~300 мкм, чистота 98 %, ТУ1791-449-05785388-2010), титановый порошок со средним размером частиц марки ПТС-1 (~100 мкм, чистота 98,9 %, ТУ 14-22-57-92), титановый порошок с малым размером частиц марки ПТМ-1 (~40 мкм, чистота 99,5 %, ТУ 14-22-57-92), графит литейный с крупным размером частиц марки ГЛС-1 (~60 мкм, чистота 87 %, зольность не более 13 %, влага не более 2 %, ГОСТ Р 52729–2007), графит коллоидный со средним размером частиц марки С-2 (~15 мкм, чистота 98,5 %, зольность не более 1,5 %, влага не более 0,5 %, ТУ 11308-48-63–90), термическая сажа Т 900 (~0,15 мкм, средний размер агломератов 10 мкм, чистота 99,8 %, ГОСТ 7885-86), более активная печная сажа П 701 (~0,07 мкм, средний размер агломератов 1 мкм, чистота 99,7 %, ГОСТ 7885-86) и алюминий ПА-4 (~100 мкм, чистота 98 %, ГОСТ 6058-73). Максимальная температура в процессе синтеза определялась температурой образования карбида титана TiC (~2800 °С), как наиболее тугоплавкого соединения, образующегося в промежуточной стадии фазообразования, поэтому алюминий в ходе реакции СВС находился в жидком состоянии, и его фракционный состав не влиял на фазовый состав полученного продукта. Из-за низкой реакционной способности крупных марок порошков для инициирования реакции использовали запальный состав – смесь порошков титана и сажи в насыпном состоянии. Максимальная температура горения определялась с помощью АЦП «ОВЕН ТРМ210» и термопар вольфрам-рений 5/20. Фазовый состав определялся рентгенофазовым методом с помощью дифрактометра ARL X'trA-138 с использованием Cu-излучения при непрерывном сканировании в интервале углов 2Ө от 5 до 80 градусов со скоростью 2 град/мин. Полученные образцы после проведения СВС на воздухе обрабатывали с помощью наждачного круга для удаления слоя нитридов (оксидов) и других запекшихся продуктов горения на поверхностях
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
