Ti_3SiC_2及其复合材料的制备、结构和性能研究
Ti_3SiC_2是迄今为止研究最为广泛的MAX相材料.其晶体由Ti_6C和Si的原子层间隔堆砌而成,是典型的纳米层状结构化合物.Ti_3SiC_2材料一方面具有陶瓷材料的优点,如高强度、低密度、良好的抗氧化性、化学稳定性.另一方面也具有金属材料的高热导率、高电导率、较好的塑性和易加工性能.正是如此优异的性能,使得研究人员对其在结构材料、高温材料、电介质材料和核材料等方向上的应用前景充满了期待.本文针对Ti_3SiC_2以及其复合材料的制备、结构和性能进行了研究.本文采用Ti、Si、C粉体为初始原料,辅以少量的A1粉,使用SPS技术,快速反应合成了Ti_3SiC_2高纯粉体.并通过XRD图谱,对Ti_3sic_2的生成反应路径进行了分析.首先原料粉体中的Ti与C和Si分别反应生成中间产物Tic和Ti_5si_3,之后由Tic、Ti_5Si_3和C反应得到目标产物Ti_3SiC_2.Ti_3SiC_2晶粒的纳米化能够降低材料的韧脆转变温度,有利于其作为高温材料的应用,特别是在核材料方面的应用.因此本文对Ti_3SiC_2粉体进行高能球磨,通过XRD、SEM和TEM的分析手段,研究了Ti_3sic_2粉体在高能球磨过程中的相稳定性和微观结构的变化,最终获得纳米Ti_3SiC_2粉体.晶粒的织构化能对体材料的性能产生显著的影响,Ti_3Si_C2的晶体结构和性能都具有鲜明的各向异性,因此推测晶粒定向排列的Ti_3sic_2材料的性能将明显异于普通Ti_3SiC_2体材料.本文通过对粉体的球磨处理和烧结后的热锻处理制备了织构化的Ti_3SiC_2体材料,并通过XRD和SEM对织构化程度进行了表征.Al_2O_3-TiC复合材料作为磁头衬底材料,其较差的精密加工性能导致了磁头制作成本的提高并制约了磁头器件微型化发展.本文引入Ti_3SiC_2成分以提高该复合材料的可加工性能.利用SPS技术烧结制备了致密的Al_2O_3-TiC-Ti_3SiC_2复合材料.性能测试的结果表明,Ti_3SiC_2的加入降低了复合材料的显微硬度,显著提高了断裂韧性、抗弯强度和室温电导率.
- 作者：
- 刘磊峰
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 材料物理与化学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 江莞；王连军
- 关键词：
- Ti_3siC_2；纳米粉体；织构化；Al_2O_3-TiC-Ti_3SiC_2复合材料
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