Ti2SnC、Ti2SC粉體的制備及其氧化機(jī)理研究.pdf

1、三元層狀Mn+1AXn相陶瓷（簡稱MAX，M為過渡金屬元素，A大多數(shù)為主族元素，X為碳或氮元素）因其兼具有陶瓷和金屬的優(yōu)異性能，而倍受材料研究者的青睞。本論文利用自蔓延高溫合成(SHS)方法制備Ti2SnC，Ti2SC粉體材料，研究不同原料組成和配比對合成材料的物相組成及微觀形貌的影響，并分析其反應(yīng)機(jī)理。同時(shí)利用酸洗的方法對Ti2SnC進(jìn)行純化;根據(jù)Semenov's熱爆炸理論中熱爆臨界溫度DSC判據(jù)，研究2Ti-Sn-C體系在不同加熱

2、速率下的熱爆臨界溫度，并結(jié)合多元線性回歸方程推導(dǎo)其熱爆臨界溫度;研究Ti2SC粉體在空氣氣氛下的氧化行為，并對其氧化機(jī)理進(jìn)行分析。
　　利用自蔓延高溫合成技術(shù)，以Ti粉，Sn粉和石墨粉為原料合成的Ti2SnC中含有TiC，TixSny和Sn雜質(zhì)，隨著Sn含量的增加材料中的TixSny和TiC雜質(zhì)相逐漸降低;當(dāng)原料中Sn的量為1.05mol時(shí)，TixSny和TiC相消失，材料的層狀結(jié)構(gòu)更加明顯;當(dāng)Sn的含量為1.1mol時(shí)，材料中又

3、出現(xiàn)了TiC相。說明適當(dāng)?shù)奶砑覵n的比例可以促進(jìn)Ti2SnC的合成。同時(shí)結(jié)合DSC曲線研究了2Ti-Sn-C的反應(yīng)機(jī)理。
　　基于Semenov's熱爆炸理論，根據(jù)線性升溫?zé)岜R界溫度DSC判據(jù)，以不同的加熱速率獲得DSC曲線，并對其升溫部分求導(dǎo)獲得一系列的熱爆臨界溫度(T'c)，利用多元線性回歸方程獲得2Ti-Sn-C體系的熱爆臨界爐膛溫度為602.4℃;以Ti∶Sn∶C=2∶1∶1的摩爾比，于真空狀態(tài)，以10℃/min的加熱速

4、率升至600℃左右，成功的合成了高純的Ti2SnC粉體，說明該判據(jù)獲得的2Ti-Sn-C體系的熱爆臨界溫度真實(shí)可靠。同時(shí)調(diào)節(jié)Sn在原料中的摩爾比，研究不同的原料比對其物相組成和微觀形貌的影響。
　　以Ti粉，S粉，TiC粉和石墨粉為原料采用自蔓延燃燒合成技術(shù)合成Ti2SC粉體。在Ti-S-C/TiC的合成產(chǎn)物中主相為Ti2SC，有少量的TiC和Ti3S4，隨著TiC的增加Ti2SC衍射峰的相對強(qiáng)度逐漸強(qiáng)，當(dāng)TiC的含量為1.05m

5、ol時(shí)Ti3S4消失，并且促進(jìn)Ti2SC片層結(jié)構(gòu)的形成，在反應(yīng)體系中，S先變?yōu)橐簯B(tài)，隨著溫度的升高鈦包裹在碳的外面形成鈦碳層，繼續(xù)加熱Ti和S反應(yīng)生成Ti3S4及液態(tài)的Ti-S，溫度逐步升高鈦碳層形成TiC，最后TiC與Ti3S4發(fā)生反應(yīng)生成片狀的Ti2SC。TiC的添加可以有效避免合成Ti2SC過程中產(chǎn)生的熱爆反應(yīng)。
　　以自蔓延高溫合成的Ti2SC粉體為原料，研究Ti2SC粉體在空氣環(huán)境下的氧化行為。Ti2SC粉體在500℃開