铝钛硅碳系复合材料的制备与性能研究

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1、中文摘要摘要：随着航空、航天、微电子等高新技术的迅速发展，对铝基复合材料的综合性能要求越来越高，MAX化合物由于兼有金属和陶瓷的独特性能作为增强相是当前国内外研究的热点。本论文主要探索了AVri3SiC2系复合材料的制备工艺及物理性能研究。研究内容包括：(1)、制备高纯的面3Sic2和Ti2A1C粉体材料。(2)、研究体积含量从40％80％的Al粉和Ti3SiC2(或Ti2AlC)粉无压烧结块体的制备工艺。(3)、利用XRD、SEM等分析手段和技术，对材料的组织和微观结构进行分析和观察，及进行密度、电阻率

2、、强度等力学、电学性能测试及分析。研究结果表明：以AI(或Sn)作为啊3SiC2(或Ti2AlC)的合成反应助剂，可有效地抑制合成产物中TiC等杂质相的生成，在此基础上，采用常压高温煅烧方法可合成高纯度Ti3SiC2(或m2AlC)粉体材料。以Al及Ti3SiC2(或Ti2AIC)粉体为原料，在650"-'750℃范围内保温30min无压烧结，可得到A1／Ti3SiC2或AFTi2AIC复合材料。在Al／Ti3SiC2复合材料的制备中，由于Al的溶解作用，面3SiC2中有少量的Si被溶出，在Ti3SiC2

3、颗粒周围生成A14C3、A14SiC4及A13Ti等多种化合物。在AI／Ti2AIC复合材料的制备中，Ti2A1CSS

4、完全分解，主要生成了砧3Ti、TiC等化合物。在烧结温度750℃，保温时间30min的工艺下，Al／Ti3SiC2复合材料的弯曲强度平均值在136．77MPa到225．53MPa之间，同时随着Ti3SiC2体积含量的增加，复合材料的强度下降；电阻率平均值在0．1l19衅·m～0。7344pQ·m之间，复合材料有比较低的电阻率：密度在2．74g／cm3到2．910g／cm3之间，复合材料的

5、密度比Ti3SiC2材料大大降低；同时由于Al粘结相的低硬度和好的界面变形协调性，使得AVri3SiC2复合材料的硬度大大降低。在烧结温度650"--,750℃温度范围内保温30min，AFTi2AIC复合材料的弯曲强度平均值在69．58MPa---291．97MPa之间，随着Ti2AIC体积含量的增加，复合材料的强度下降，同时随着烧结温度升高，冷压压力增大，材料的强度有所提高。复合材料的电阻率平均值在0．147“Q·m～O．8281啦·m之间，有较低的电阻率。密度在2．5199g／cm3到2．981lg

6、／cm3之间，可见，用比重小的Al制备AI／Ti2AIC复合材料，其密度比Ti2A1C陶瓷材料明显减小。关键词：A1／Ti3SiC2系复合材料；制备；物理性能分类号：ABSTRACTABSTRACT：Withtherapiddevelopmentofnewtechnologiesonaviation,spaceflightandmicro-electronics，therequestofgeneralpropertiestoAl-matrixisgettinghigherandhigher．Duetoha

7、vethespecialpropertiesofbothmetalandceramics，MAXcompoundhasbecamethehotspotofresearchinlandandoverseasasthewildphase．ThisworkmainlystudiesthefabricationandpropertiesofA们ri3SiC2一classcomposites．Themissionsofthisworkare：1)TofabricatehighpurityofTi3SiC2andTi

8、2AlCpowders．2)Tostudythefabricationof(40～80v01．呦A1wimTi3SiC2(orTi2Alc)compositebulksbyapressurelesscalciningtechnic．3)UsingthetechnologiesofXRD，SEM，EDSetc．tocharacterthecompositionandmicrostructureofthematerialandtestingthephysicalproperties．Theresultssho

9、wthat：UsingAI(orSn)asadditivescaneffectivelyinhibitthegeneratingofTiCphaseandotherimpuritiesinthesynthesizingprocessofTi3SiC2(orTi2A1C)．BasedOilthistechnique，thenearlypureTi3SiC2(orTi2AIC)productscanbereliablyobtain