Tytuł pozycji:
Microwave assisted self-propagating high-temperature synthesis of Ti3SiC2 MAX phase
A method was developed to manufacture Ti3SiC2 MAX phase preforms characterized by open porosity. Samples compacted from elemental powders of Ti, SiC and C with the molar ratio of 3:1.2:1 were heated and synthesized in a microwave field under atmospheric pressure. As this particular composition of elements exhibits rather low reactivity, it was necessary to apply the “coupled” mode of the SHS method. The initiated synthesis first proceeded with the formation of Si-Ti intermetallic and TiC precipitates, whose highly exothermic reactions resulted in a significant increase in temperature to ca. 1800°C. Next, these phases were almost completely transformed into a plate-like Ti3SiC2 MAX phase forming the porous structure of the samples. Although the majority of the synthesized material consisted of Ti3SiC2, some inclusions such as TiSi2, TiC and SiC were also found and identified in the material by the means of scanning electron microscopy and XRD analysis. The manufactured preforms can be used for components working in extreme conditions (heat exchangers, catalyst substrates, filters) or as a reinforcement for composite materials.
Opracowano metodę wytwarzania preform fazy Ti3SiC2 typu MAX o porowatości otwartej. Sprasowane z proszków elementarnych Ti, SiC i C w stosunku molowym 3:1.2:1 próbki ogrzewano i syntetyzowano w polu mikrofalowym pod ciśnieniem atmosferycznym. Ponieważ ta szczególna kompozycja pierwiastków wykazuje relatywnie niską reaktywność, konieczne było zastosowanie "sprzężonego" trybu metody SHS. Po inicjacji syntezy jako pierwsze wytworzone zostają fazy: Si-Ti i TiC, pomiędzy którymi zachodzą wysoce egzotermiczne reakcje powodujące gwałtowny wzrost temperatury do ok. 1800°C. Następnie fazy te są niemal całkowicie przekształcane w płytkowe wydzielenia fazy Ti3SiC2 typu MAX, formując jednocześnie porowatą strukturę kształtek. Pomimo faktu, iż w przeważającej część otrzymany materiał stanowiło Ti3SiC2, znaleziono w nim również niewielkie ilości wtrąceń, które za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz analizy składu chemicznego metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) zidentyfikowano jako TiSi2, TiC i SiC. Wytworzone preformy mogą znaleźć zastosowanie w budowie elementów pracujących w ekstremalnych warunkach (wymienniki ciepła, katalizatory, filtry) lub jako wzmocnienia materiałów kompozytowych.
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).
