Ti2AlC陶瓷的合成制备研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文Ti<,2>AlC陶瓷的合成制备研究姓名：周卫兵申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：梅炳初2003.5.1武汉理j：人学硕士学位论文摘要新型三元层状陶瓷材料Ti2AIC以其优异性能成为近年来国内外众多材料学者研究的热点。它既具有金属的性能，有很好的导热性能和导电性能，有较低的Vickers硬度，像金属一样可进行机械加工，同时又具有陶瓷的性能，高熔点，高热稳定性和良好的抗氧化性能。这些优异性能使其具有广阔的应用前景。迄今为止，人们采用各种方法如化学气相沉积法(CVD)、自蔓

2、延高温反应合成(SHS)、热压(HP)、热等静压(HIP)来制备Ti2AIC，但往往难以得到单相，产物中，经常伴随着大量的杂质相TiC和Ti．Al金属间化合物。为此我们对合成单相Ti2AIC材料进行了研究。本研究采用两个系列配比：(a)以Ti粉、Al粉和C粉为原料，(b)以Ti粉、TiC粉、Al粉和C粉为原料，分别采用热压烧结和放电等离子烧结两种工艺，通过调整原料的起始配比，烧结温度等工艺参数，寻找合成Ti2AIC陶瓷材料的最佳制备方法。重点研究了在两种工艺条件下不同配比和烧结温度对合成Ti2AIC

3、材料的影响规律，并尝试以Si作为烧结助剂，研究其对Ti2AIC的合成的影响。应用x．射线衍射、扫描电镜结合能谱仪研究不同起始组成粉料在不同烧结温度下烧结所得产物的相组成及显微结构特征。同时还测试了所合成高纯Ti2AIC试样的部分物理性能，包括密度、维氏显微硬度和电导率。研究结果表明，当以元素单质粉为原料时，在30MPa压力下，l1000C温度，保温8分钟放电等离子烧结2Ti／1．2A1／C粉料能制备出不含TiC等杂质相，密度达到4．109／cm’(99％相对密度)的高纯Ti：AIC材料。Ti2AIC

4、晶体发育良好，其颗粒的厚度和长度方向上的尺寸分别达到8pm和20“m。用热压烧结工艺时，以元素单质粉Ti、Al和c为原料，按化学计量比为Ti：AI：C=2：l：l时，在l500℃，30MPa武汉理工人学硕士学位论文压力下保温l小时，可以得到高纯致密的Ti2AIC。同时，以Ti／TiC／AI／C为原料采用n(Ti)：n(Tic)：n(A1)：n(C)=1．5：0．5：1．0：0．5的配比．在1400"C以及30MPa压力下热压1小时也可以合成高纯致密的Ti2AIC。以元素粉和TiC为原料，无论采用热压

5、烧结还是放电等离子烧结工艺，向其中加入硅助剂得到了类似的结果：在所研究的工艺条件下在原料中掺入Si并不能促进Ti2AIC的合成，而是促进了Ti3AIC2的生成。Si固溶到Ti2AIC和Ti3AIC2中形成固溶体。关键词：蓝丝塑迭，篮监，越皇笺匿王凝结，垫廷缝绪H武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTNewlayeredternaryTi2AICceramicattractsincreasinginterestowingtoitsuniqueproperties．Ti2AICcombinesunus

6、ualpropertiesofbothmetalsandceramics．Likemetals，itisagoodthermalandelectricalconductor，relativelysoftandcanbeeasilymachinedwithtraditionaldrillwithoutlubricationorcoolingwater．Likeceramics，itiselasticallystlff；exhibitsexcellenthightemperaturemechanical

7、properties．Itisresistanttothermalshockandunusuallydamagetolerant，andexhibitsexcellentcorrosionresistance．Theseexcellentpropertiesmentionedabovemakeitanotherfamilyoftechnicallyimportantmaterials．Todate，manymethodssuchaschemicalvapordeposition(CVD)，self-

8、propagatinghightemperaturereactionsynthesis(SHS)，hotpressing(HP)，andhot-isostaticpressing(HIP)havebeenusedforthesynthesisofTi2AIC．However，itisdifficulttobcsynthesizedasapurephase，beingoftenaccompaniedbyunacceptablylargeamountsofTiCandti