鈦鋁碳-鐵復合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著金屬礦產、能源、交通運輸、裝備制造和環(huán)境等行業(yè)的迅速發(fā)展，對鐵基復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特性能作為增強相是當前國內外研究的熱點。本論文主要探索了Ti3AlC2/Fe復合材料的制備工藝及性能研究。
　　 研究內容包括：(1)、高純度Ti3AlC2粉體及(10～30vol.％)Ti3AlC2與Fe塊體復合材料的制備工藝。(2)、觀察和研究了不同燒結工藝下Ti3AlC2/Fe復合材料的結構

2、與性能。(3)、探討了燒結工藝對Ti3AlC2/Fe復合材料結構與性能的影響。(4)、探討了Ti3AlC2與Fe高溫反應的機理。
　　 研究結果表明：以Ti、TiC、Al、Sn粉體為原料，在1450℃溫度范圍內保溫10min，按照配比煅燒，可得到高純的Ti3AlC2粉體；以Fe及Ti3AlC2粉體為原料，在1100℃～1400℃，保溫30min-120min，組分為(10～30vol.％)Ti3AlC2/Fe，進行無壓，熱壓燒結

3、，可得到致密的Ti3AlC2/Fe塊體復合材料。
　　 在Ti3AlC2中TiC與Al原子間作用力是較弱的范德華鍵，在高溫下由于Fe的溶解作用，發(fā)生分解，生成TiC與Al。在Ti3AlC2/Fe復合材料的燒結過程中，分解形成的Al逐漸進入到Fe基體中，形成微量的Fe(Al)合金。而由于Fe的融入，這樣使得原本處于聚集狀的TiC晶粒被Fe分隔，并在Fe基體中逐漸均勻分布，最后得到納米級的TiC增強Fe的金屬陶瓷復合材料。
　

4、　 在無壓燒結條件下，實驗所選用的各種燒結工藝均能制備納米級的TiC/Fe復合材料。由于無壓燒結制備下得到的材料致密度較差，極大的影響了其物理性能和電學性能。
　　 熱壓燒結制備的Ti3AlC2/Fe復合材料的各項性能相比無壓燒結都得到了很大的提高。其中20Ti3AlC2/Fe的彎曲強度從190.16MPa上升到1425.98MPa，密度從6.028g/cm3上升到7.134g/cm3。這是因為熱壓燒結極大程度的降低了復合材料