Ti3AlC2及Cu/Ti3AlC2金属陶瓷的制备及性能研究
Study on Preparation and Properties of Ti3AlC2 and Cu/Ti3AlC2 Cermet
Ti3AlC2作为一种新型层状三元化合物,具有金属和陶瓷的许多优良性能.像金属一样,具有优异的导热导电性,良好的可加工性和抗热震性,还具有非常高的断裂韧性;像陶瓷一样,具有高强度、高熔点、耐腐蚀、抗氧化等特点.在许多领域有着广阔的应用前景.本文首先以Ti、Al、C单质粉为原料,利用原位热压技术研究了Ti-Al-C体系的反应路径.研究表明,在Ti-Al-C体系中,首先Ti与Al反应生成Ti-Al化合物,然后Ti与C反应生成TiC,随着温度升高,TiC溶解到Ti-Al液相中析出Ti3AlC2.以单质粉为原料制备Ti3AlC2材料时,在产物中除了Ti3AlC2外,还存在较多的TiC、Ti2AlC等杂质相.随后,以TiC、Ti、Al为原料,按摩尔比TiC:Ti:Al = 2:1:(1-1.2)设计配方,通过优化工艺参数(升温速率、热压控制、压坯尺寸和烧结温度),制备出较纯净的Ti3AlC2材料.对Ti3AlC2材料的高温氧化性进行了研究.结果表明,Ti3AlC2在800~1000℃的空气中氧化30h后,氧化动力学服从抛物线规律;氧化层主要成分为TiO2和Al2O3,与基体粘结紧密,起到良好的保护作用;整个氧化过程主要由Al3+和Ti4+的向外扩散和O2-的向内扩散控制.最后,采用粉末冶金工艺制备Cu/Ti3AlC2金属陶瓷,借助XRD、SEM观察相变化和断口形貌,并研究Ti3AlC2增强相含量对产物密度、Vickers硬度、抗弯强度、断裂韧性的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,Cu的衍射峰位置向左偏移,这与Al的固溶有关.随着Ti3AlC2含量的增加,密度和断裂韧性逐渐减小,Vickers硬度逐渐增大,抗弯强度先增大后减小.当Ti3AlC2含量为30wt%时,Cu/Ti3AlC2金属陶瓷综合性能最好,其Vickers硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为1.7GPa、733MPa、9.3MPa·m1/2.
- 作者：
- 赵卓玲
- 学位授予单位：
- 陕西理工学院
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 冯小明
- 中图分类号：
- TG148
- 关键词：
- Ti3AlC2；Cu；制备；性能
- Ti3AlC2；Cu；preparation；property