Ta2ALC陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、近來(lái)，一族三元層狀結(jié)構(gòu)陶瓷Mn+1AXn因?yàn)樗?dú)特的性能而得到了材料學(xué)家和物理學(xué)家的廣泛關(guān)注，其中M是過(guò)渡族金屬元素，A是ⅢA或ⅣA族元素，X是C和/或N，n=1，2，3。作為其中最近才發(fā)現(xiàn)的一種新化合物，Ta2AlC作為H相的典型代表，兼具陶瓷和金屬的優(yōu)點(diǎn)。在常溫下，有很好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能，有較低的Vickers顯微硬度和較高的彈性模量和剪切模量，像金屬一樣可進(jìn)行機(jī)械加工，并在較高溫度下具有塑性；同時(shí)它又具有陶瓷的性能，有較高的屈

2、服強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能。因此，Ta2AlC是一種潛在的有廣泛應(yīng)用前景的結(jié)構(gòu)/功能一體化新型陶瓷材料。因此，在本研究中，探索Ta2AlC合成，并得到了制備高純度塊體Ta2AlC的簡(jiǎn)便制備方法。同時(shí)，對(duì)制備材料的顯微結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能，電和熱性能，以及腐蝕性能進(jìn)行研究。
　　 以Ta粉、Tac粉、Al粉為原料，采用熱壓工藝合成Ta2AlC塊體材料。通過(guò)對(duì)不同溫度下合成試樣的XRD分析，探討了Ta2AlC合成可能存在

3、的反應(yīng)路徑，并結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)觀察合成試樣的顯微結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，TaC和Ta-Al金屬間化合物是熱壓工藝合成Ta2AlC的中間產(chǎn)物。Ta2AlC由Ta2C和Al或Tac和Ta-Al間金屬化合物在1450℃到1500℃間反應(yīng)合成，當(dāng)溫度上升到1550℃，試樣中出現(xiàn)了大量的Ta4AlC3。
　　 研究了材料的Ta2AlC部分力學(xué)性能和電性能，熱性能。材料的維氏硬度為5.3GPa，抗壓強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，斷裂韌性分別為74

4、8 MPa，402MPa，6.9 MPa·m1/2。低硬度和抗破壞能力保證了陶瓷中很少見的可加工性。Ta2AlC的常溫?zé)釋?dǎo)率和常溫?zé)崛?，分別為31.3 W/m·K.和84.5J/(mol·K)，從25℃到1100℃平均熱膨脹系數(shù)8.1×10-6K-1，具有典型的金屬導(dǎo)體特征。
　　 通過(guò)靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)手段分析了Ta2AlC在各種酸堿溶液中的腐蝕行為。Ta2AlC在各種酸堿溶液中表現(xiàn)出了良好的抗腐蝕性，浸泡150天后幾乎沒(méi)有