Ti3SiC2-Ti(C,N)復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、三元層狀碳化物Ti3SiC2由于其優(yōu)異的性能而受到材料科學(xué)工作者的廣泛重視。Ti3SiC2綜合了金屬和陶瓷的諸多優(yōu)良性能，它同金屬一樣，在常溫下，有很好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能，相對(duì)較低的維氏硬度和較高的彈性模量，在常溫下有延展性。同時(shí)，它具有陶瓷材料的性能，有高的屈服強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能，在高溫下能保持高強(qiáng)度。而更為重要的是，它不同于傳統(tǒng)碳化物陶瓷，可以像金屬一樣，用傳統(tǒng)的加工方式進(jìn)行加工，并具有比二硫化鉬和石墨更低

2、的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的自潤(rùn)滑性能。但由于Ti3SiC2易于劈裂的片層特性和相對(duì)較低的硬度使其抗磨損性能較差，難以得到工程應(yīng)用。
　　 Ti(C，N)是一類具有許多優(yōu)良性能的陶瓷，如高熔點(diǎn)、高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗腐蝕性好。因此，在Ti3SiC2基體中引入一小部分的Ti(C，N)，從而制備出Ti3SiC2/Ti(C，N)復(fù)合材料，就可能兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文以4Ti/2SiC/1TiC/0.2Al的配比元素粉末為原料在1

3、400℃無(wú)壓燒結(jié)制備Ti3SiC2粉末，然后用Ti(C，N)質(zhì)量含量為5wt％、10wt％、15wt％、20wt％進(jìn)行配比混料，配制Ti(C，N)和Ti3SiC2混合原料，壓胚脫臘后再在1250～1400℃下保溫1h的工藝條件下真空熱壓燒結(jié)制備Ti3SiC2/Ti(C，N)材料。研究Ti3SiC2/Ti(C，N)材料的相組成、顯微結(jié)構(gòu)和性能。具體如下：
　　 (1)利用真空碳管爐燒結(jié)制備了Ti3SiC2/Ti(C，N)材料。通過(guò)

4、XRD分析其組成成分，結(jié)果表明材料的主要成分為T(mén)i3SiC2和Ti(C，N)，還含有少量的SiC和Tic。對(duì)燒結(jié)后試樣斷口形貌SEM的分析可知，Ti3SiC2相呈典型的板狀形貌特征，同時(shí)第二相Ti(C，N)相呈顆粒狀，起到顆粒增強(qiáng)作用，提高了材料的密度和硬度。
　　 (2)在Ti3SiC2材料中加入Ti(C，N)提高了材料的硬度，使材料具有更好的抗犁削作用的能力，有效的提高了材料的摩擦磨損性能。但在較大的載荷和較高的速度條件下，

5、材料中的硬質(zhì)相在載荷和剪切力的作用下被剝落而形成的凹坑，這些被剝落的硬質(zhì)相在摩擦副中充當(dāng)磨粒的作用，使得材料的摩擦磨損性能下降。摩擦過(guò)程中氧化膜的生成有利于改善材料的摩擦磨損性能。
　　 (3)氧化動(dòng)力學(xué)研究表明，試樣在800℃和1000℃時(shí)40次循環(huán)氧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)曲線遵循拋物線規(guī)律，1200℃時(shí)的40次循環(huán)氧化分為兩個(gè)拋物線，分別符合拋物線規(guī)律。800℃和1000℃的氧化膜主要為T(mén)iO2和少量的SiO2，而1200℃時(shí)則主要