鋁-鈦硅碳系復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著航空、航天、微電子等高新技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)鋁基復(fù)合材料的綜合性能要求越來越高，MAX化合物由于兼有金屬和陶瓷的獨(dú)特性能作為增強(qiáng)相是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本論文主要探索了Al/Ti3SiC2系復(fù)合材料的制備工藝及物理性能研究。 研究?jī)?nèi)容包括：（1）、制備高純的Ti3SiC2和Ti2AlC粉體材料。（2）、研究體積含量從40％～80％的Al粉和Ti3SiC2（或Ti2AlC）粉無壓燒結(jié)塊體的制備工藝。（3）、利用XRD、SEM等

2、分析手段和技術(shù)，對(duì)材料的組織和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和觀察，及進(jìn)行密度、電阻率、強(qiáng)度等力學(xué)、電學(xué)性能測(cè)試及分析。 研究結(jié)果表明：以Al（或Sn）作為Ti3SiC2（或Ti2AlC）的合成反應(yīng)助劑，可有效地抑制合成產(chǎn)物中TiC等雜質(zhì)相的生成，在此基礎(chǔ)上，采用常壓高溫煅燒方法可合成高純度Ti3SiC2（或Ti2AIC）粉體材料。以Al及Ti3SiC2（或Ti2AlC）粉體為原料，在650～750℃范圍內(nèi)保溫30 min無壓燒結(jié)，可得到Al

3、/Ti3SiC2或Al/Ti2AlC復(fù)合材料。 在Al/Ti3SiC2復(fù)合材料的制備中，由于Al的溶解作用，Ti3SiC2中有少量的Si被溶出，在Ti3SiC2顆粒周圍生成Al4C3、Al4SiC4及Al3Ti等多種化合物。在Al/Ti2AlC復(fù)合材料的制備中，Ti2AlC則完全分解，主要生成了Al3Ti、TiC等化合物。 在燒結(jié)溫度750℃，保溫時(shí)間30 min的工藝下，Al/Ti3SiC2復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度平均值在1

4、36．77 MPa到225．53 MPa之間，同時(shí)隨著Ti3SiC2體積含量的增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度下降；電阻率平均值在0．1119μΩ·m～0．7344μΩ·m之間，復(fù)合材料有比較低的電阻率：密度在2．74 g/cm3到2．910 g/cm3之間，復(fù)合材料的密度比Ti3SiC2材料大大降低；同時(shí)由于Al粘結(jié)相的低硬度和好的界面變形協(xié)調(diào)性，使得Al/Ti3SiC2復(fù)合材料的硬度大大降低。 在燒結(jié)溫度650～750℃溫度范圍內(nèi)保溫3

5、0 min，Al/Ti2AlC復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度平均值在69．58 MPa～291．97 MPa之間，隨著Ti2AlC體積含量的增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度下降，同時(shí)隨著燒結(jié)溫度升高，冷壓壓力增大，材料的強(qiáng)度有所提高。復(fù)合材料的電阻率平均值在0．147μΩ·m～0．8281μΩ·m之間，有較低的電阻率。密度在2．5199 g/cm3到2．9811g/cm3之間，可見，用比重小的Al制備Al/Ti2AlC復(fù)合材料，其密度比Ti2AlC陶瓷材料明顯