Ti3SiC2-SiC復合材料的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、新型三元層狀陶瓷Ti3SiC2結(jié)合了陶瓷和金屬的許多優(yōu)良性能,具有良好的抗高溫氧化性,抗熱震性,較高的高溫強度,高溫化學穩(wěn)定性,耐酸堿性,高溫延展性,良好的熱導率和電導率,高的楊氏模量,低硬度,易加工等優(yōu)良性能,可望在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、電極材料、可加工陶瓷材料、自潤滑材料等領(lǐng)域得到應用。因此,Ti3SiC2的擴展應用成為目前眾多學者研究的熱點。
　　本文以Ti粉、SiC、Si粉、炭黑為原料,采用反應熱壓燒結(jié)法制備Ti3SiC2單相材料

2、和不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC復合材料。通過光學顯微鏡、X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡、能譜儀、熱重實驗等測試手段和方法對制備的Ti3SiC2單相材料和Ti3SiC2/SiC復合材料的結(jié)構(gòu)和性能進行了分析和研究,得到以下結(jié)論:
　　(1)反應熱壓燒結(jié)法可以制備致密高純Ti3SiC2/SiC復合材料,復合材料主晶相為Ti3SiC2和SiC,含有少量雜質(zhì)相TiC;通過掃描電鏡觀察,Ti3SiC2為片層狀的,SiC為顆粒狀,S

3、iC含量較少時SiC均勻分布于Ti3SiC2中,但隨著SiC含量的增加,SiC容易在復合材料中發(fā)生團聚,并且在這些SiC團聚體內(nèi)部形成的孔洞。
　　(2)力學性能測試顯示:①隨著試樣中引入的SiC含量的增加,試樣的彎曲強度出現(xiàn)逐漸下降的趨勢,而試樣的斷裂韌性卻隨著 SiC含量的增加有一定程度的提高;②采用SiC為原料制備的Ti3SiC2/SiC復合材料的彎曲強度低于 Ti3SiC2單相材料,但是斷裂韌性明顯高于Ti3SiC2單相材

4、料;然而采用Si粉為原料制備的Ti3SiC2/SiC復合材料的彎曲強度和斷裂韌性都高于Ti3SiC2材料。
　　(3)通過對Ti3SiC2/SiC復合材料在1100～1500℃下恒溫氧化行為的研究,表明:①Ti3SiC2/SiC復合材料在1100～1400℃下的氧化過程遵循拋物線規(guī)律;②適量SiC的引入可以有效的提高Ti3SiC2/SiC復合材料的抗高溫氧化性能;③復合材料的氧化膜分為內(nèi)外兩層,外層成分為金紅石型TiO2,逐漸向內(nèi)