Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、Ti3SiC2陶瓷材料綜合了金屬和陶瓷的優(yōu)良性能,如高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、耐氧化、抗熱震、高斷裂韌性,易加工性等,使其具有廣闊的應(yīng)用前景。為了更好的利用Ti3SiC2的優(yōu)異性能,通過(guò)制備Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料,希望避免傳統(tǒng)碳質(zhì)耐火材料易氧化的缺點(diǎn),凈化鋼水,提高連鑄件的使用壽命;此外,添加Ti3SiC2于剛玉材料,改善了剛玉的韌性和材料的可加工性,以實(shí)現(xiàn)連鑄耐火材料多功能、高性能和長(zhǎng)壽命的發(fā)展要求。
　　本文以板狀剛玉為骨料,兩種原

2、料體系:TiC/Ti/Si,TiC/Ti/SiC作基質(zhì)相,酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑,在氬氣保護(hù)下于1350-1550℃制備 Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料。研究了原料體系、燒成溫度、基質(zhì)相組成對(duì)其相組成、顯微結(jié)構(gòu)及常溫物理性能的影響。此外,還研究了結(jié)合劑含量、聚乙烯醇替代酚醛樹(shù)脂作結(jié)合劑、顆粒級(jí)配、摻Al含量對(duì)Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料性能的影響。研究結(jié)果表明:
　　(1)兩種原料體系制備所得Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料的相組成均為Al2O3,

3、Ti3SiC2和TiC。兩種原料體系在1350-1400℃合成材料耐壓強(qiáng)度較高;隨著燒成溫度升高,其耐壓強(qiáng)度減小。其中,Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料采用體系TiC/Ti/Si,在1400℃燒結(jié)6h獲得最佳綜合性能:基質(zhì)相中Ti3SiC2含量達(dá)到64％,耐壓強(qiáng)度為65MPa。
　　(2)隨著基質(zhì)相中摻入Al2O3含量增加,樣品中Ti3SiC2合成量先增加后減少,在10%時(shí),合成量達(dá)到最大值,為71%。此外,隨著Al2O3含量增加,樣品

4、的氣孔率略有增大,耐壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。
　　(3)酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑含量為4.5%時(shí),Ti3SiC2結(jié)合剛玉材料的常溫物理性能較好?；|(zhì)相中Ti3SiC2含量達(dá)到65%,氣孔率為24%,耐壓強(qiáng)度為72MPa。
　　(4)相比于酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑,使用聚乙烯醇作結(jié)合劑制備的Ti3SiC2結(jié)合剛玉樣品的Ti3SiC2純度明顯增加,但顯氣孔率增大,耐壓強(qiáng)度降低。
　　(5)隨著顆粒級(jí)配中細(xì)粉含量的增加,Ti3SiC2結(jié)合剛玉樣品的耐