Ti3SiC2結合剛玉材料的制備、結構及性能研究.pdf

1、Ti3SiC2陶瓷材料綜合了金屬和陶瓷的優(yōu)良性能,如高強度、高熔點、耐氧化、抗熱震、高斷裂韌性,易加工性等,使其具有廣闊的應用前景。為了更好的利用Ti3SiC2的優(yōu)異性能,通過制備Ti3SiC2結合剛玉材料,希望避免傳統(tǒng)碳質(zhì)耐火材料易氧化的缺點,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,以實現(xiàn)連鑄耐火材料多功能、高性能和長壽命的發(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,酚醛樹脂作結合劑,在氬氣保護下于1350-1550℃制備 Ti3SiC2結合剛玉材料。研究了原料體系、燒成溫度、基質(zhì)相組成對其相組成、顯微結構及常溫物理性能的影響。此外,還研究了結合劑含量、聚乙烯醇替代酚醛樹脂作結合劑、顆粒級配、摻Al含量對Ti3SiC2結合剛玉材料性能的影響。研究結果表明:
　　(1)兩種原料體系制備所得Ti3SiC2結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℃合成材料耐壓強度較高;隨著燒成溫度升高,其耐壓強度減小。其中,Ti3SiC2結合剛玉材料采用體系TiC/Ti/Si,在1400℃燒結6h獲得最佳綜合性能:基質(zhì)相中Ti3SiC2含量達到64％,耐壓強度為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,合成量達到最大值,為71%。此外,隨著Al2O3含量增加,樣品

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