Ti3AlC2及ZrC/Ti3AlC2复合材料的制备与性能研究

论文摘要

Ti3AlC2兼金属和陶瓷两者的优点于一身,具有易加工、良好的导电、抗热震、抗氧化等优异性能,成为国內外研究的热点。若要促进Ti3AlC2在工程上广泛应用,需要批量合成高纯度、低成本Ti3AlC2粉体,但目前的合成工艺和原料配方都无法实现上述目标。因此,本论文主要目标是在原料配方和合成工艺等关键参数上取得突破,获得低成本,高纯度Ti3AlC2粉体。本论文主要研究内容包括:利用Ti的化合物廉价粉体取代传统配料中的金属Ti粉,采用常压合成工艺,确定相关工艺参数,获得单一相Ti3AlC2粉体。这样不仅能在原料上直接降低合成Ti3AlC2粉体的成本,而且采取的工艺有利于工业化生产。在上述优化工艺参数的基础上,进一步制备致密Ti3AlC2块体及ZrC/Ti3AlC2复合材料,并研究相关性能。研究表明:当采用TiC粉体,按Ti:TiC:Al:Sn=1:1:1:0.1,其中Sn为反应助剂,在1350～1500℃温度范围,氩气保护气氛下,保温10分钟,合成了单一相Ti3AlC2粉体。采用TiH2完全取代上述配方中的Ti粉,按TiH2:TiC:Al:Sn=1:1:l:0.1,在1500℃下,真空气氛下,保温10分钟,同样获得了单一相Ti3AlC2粉体。利用X—射线衍射、扫描电镜（SEM）、能谱分析、差热分析等技术手段,对Ti3AlC2的合成机制和反应过程进行了系统地研究,并讨论了Sn作为添加剂的作用。在上述基础上,采用原位热压合成技术,在1500℃,30MPa压力下,热压烧结1个小时,制备了致密的Ti3AlC2块体材料和不同含量的ZrC颗粒增强Ti3AlC2复合材料。与纯Ti3AlC2相比,ZrC/Ti3AlC2复合材料表现出了更高的力学性能。利用SEM和透射电镜（TEM）对材料的微观形貌进行了分析。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 3AlC₂的晶体结构及性能'>1.2 Ti₃AlC₂的晶体结构及性能
• 3AlC₂的晶体结构'>1.2.1 Ti₃AlC₂的晶体结构
• 3AlC₂的主要性能'>1.2.2 Ti₃AlC₂的主要性能
• 3AlC₂的制备方法及其国内外的研究现状'>1.3 Ti₃AlC₂的制备方法及其国内外的研究现状
• 3AlC₂材料的制备'>1.3.1 Ti₃AlC₂材料的制备
• 3AlC₂存在的主要问题'>1.3.2 合成Ti₃AlC₂存在的主要问题
• 1.4 本论文研究的主要内容、目的及意义
• 1.4.1 研究的重要内容
• 1.4.2 研究的目的及意义
• 3AlC₂粉体的合成及其形成机制的研究'>2 Ti₃AlC₂粉体的合成及其形成机制的研究
• 3AlC₂'>2.1 采用Ti/TiC/Al为原料Sn为反应助剂合成Ti₃AlC₂
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.2 实验结果分析与讨论
• 2.1.3 合成机制的探讨
• 2/TiC/Al为原料Sn为反应助剂合成Ti₃AlC₂'>2.2 采用TiH₂/TiC/Al为原料Sn为反应助剂合成Ti₃AlC₂
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 实验结果与分析
• 2.3 小结
• 3AlC₂块体材料以及ZrC/Ti₃AlC₂复合材料的制备'>3 Ti₃AlC₂块体材料以及ZrC/Ti₃AlC₂复合材料的制备
• 3AlC₂块体材料的制备'>3.1 Ti₃AlC₂块体材料的制备
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验结果与分析讨论
• 3AlC₂复合材料'>3.2 原位热压合成ZrC/Ti₃AlC₂复合材料
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 实验结果分析与讨论
• 3.3 小结
• 3AlC₂复合材料的性能测试'>4 ZrC/Ti₃AlC₂复合材料的性能测试
• 4.1 测试方法
• 4.2 性能测试
• 4.2.1 密度的测定
• 4.2.2 电阻率的测定
• 4.2.3 抗弯曲强度
• 4.2.4 维氏硬度
• 4.2.5 断裂韧性
• 4.3 小结
• 5 总结
• 参考文献
• 索引
• 作者简历
• 学位论文数据集