Ti3SiC2-Ti(C,N)復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，有很好的導熱性能和導電性能，相對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，它具有陶瓷材料的性能，有高的屈服強度、高熔點、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能，在高溫下能保持高強度。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)良的自潤滑性能。但由于Ti3SiC2易于劈裂的片層特性和相對較低的硬度使其抗磨損性能較差，難以得到工程應用。
　　 Ti(C，N)是一類具有許多優(yōu)良性能的陶瓷，如高熔點、高硬度、化學穩(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)復合材料，就可能兼具兩者的優(yōu)點。
　　 本文以4Ti/2SiC/1TiC/0.2Al的配比元素粉末為原料在1

3、400℃無壓燒結(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

4、XRD分析其組成成分，結(jié)果表明材料的主要成分為Ti3SiC2和Ti(C，N)，還含有少量的SiC和Tic。對燒結(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，同時第二相Ti(C，N)相呈顆粒狀，起到顆粒增強作用，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)相在摩擦副中充當磨粒的作用，使得材料的摩擦磨損性能下降。摩擦過程中氧化膜的生成有利于改善材料的摩擦磨損性能。
　　 (3)氧化動力學研究表明，試樣在800℃和1000℃時40次循環(huán)氧化過程的動力學曲線遵循拋物線規(guī)律，1200℃時的40次循環(huán)氧化分為兩個拋物線，分別符合拋物線規(guī)律。800℃和1000℃的氧化膜主要為TiO2和少量的SiO2，而1200℃時則主要