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1、Ti3SiC2层状复合材料分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料梅方胜,梅炳初,周卫兵,智广林(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,.湖北武汉430070)摘要:研究了采用分步法制备MoSyTi~SiC:层状复合材料的工艺,其制备过程分2步进行.首先制备Ti3SiC:高纯粉,再在1400qC,30MPa条件下热压烧结制备MoSyTi3SiC:层状复合材料.其MoS:含量分别为2%,4%,6%,8%(/%).用XRD分析比较4种不同MoS2含量的烧结试样的相组成,并测试维氏硬度和电导率.实验结果表明,当M0S含量为4%
2、时,M0SyTi3SiC:烧结试样的硬度达到7.83GPa,且电导率达到10.05xlOS?m～.MoS:含量再增加时,烧结试样的硬度有所增大,但电导率有所下降.关键词:Mos2厂I'iiC;层状;热压烧结;性能中图法分类号:TG146.2+3文献标识码:A文章编号:1008—5939(2007)08—030—051引言自从1967年美国科学家Jeitscko和NewotnyO~'~实验室用气态Till,,Si和石墨在2000oC进行化学反应首先合成了极少量的TiSiC薄膜之后,材料科学家开始探索兼有金属和陶瓷性质的高温材料,终于
3、在Ti-Si—C系统中找到一种碳硅化钛(TiSiC)【21.碳硅化钛(Ti3SiC2,TitaniumSiliconCarbide)是一种综合陶瓷材料,具有耐高温,抗氧化,高强度,又具有金属材料的导电,导热,可加工性等[3--6].20世纪8O年代,由于纤维,晶须等增强剂的迅速发展和航空高推重比发动机的要求,陶瓷基复合材料成为研究热点.三元化合物TiSiC受到了材料研究者的高度重视.TiSiC既有金属的特性,在常温下有很好的导热,导电性能,相对较低的维氏硬度和较高的弹性模量,在常温下有延展性,可以像金属一样进行加工,在高温下还具有
4、塑性;同时,它又具有陶瓷材料的性能,即高屈服强度,高熔点,高热稳定性和良好的抗氧化性能,在高温下能保持高强度[7-13].然而,由于其低硬度限制了Ti3SiC作为高温材料的应用.在TiSiC基体中引入二相粒子是一种有效的改善其性能的方法.有学者研究了㈣在Ti3Sic中引入A1O颗粒,结果表明,其硬度和强度均有较大提高.二硫化钼(MoSz)是一种良好的固体润滑剂,具有层状结构,六方晶系[1516],理论密度为4.8m,,熔点为1185℃,热膨胀系数为10.7xlO-6℃一1.由于MoS,有许多优良的性能,如较高硬度,很好的导电率等,
5、因而将其作为二相粒子引入g1]TiSiC中强化其性能,同其它陶瓷材料相比,MoS使得基体材料的硬度,电导率都有较大的提高.同时,由于TiSiC和MoS都属于六方晶系,它们的热膨胀系数很接近,有利于制备MoS/Ti,SiC层状复合材料.本实验采用热压烧结法(HotPressSintering,HP)制备MoS/Ti~iC层状复合材料,并研究了制备的复合材料的相组成,硬度和导电性能.2实验2.1原料实验所采用的原料特征如表1所示.其中:Ti粉,si粉,Al粉由北京有色金属研究总院提供;收稿日期:2007—06—21作者简介:梅方胜,男
6、,1983年生,硕士研究生,武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070,电话:013477095925,E—mail:mfs_sheng@126.com一——一TiC粉购自株洲硬质合金厂,MoS粉由上海国药集团化学试剂有限公司提供.原料的颗粒粒径分布经超声波分散由ViCDM图象分析仪分析得出.表1原料粉体的特征Table1Characterlsticesofrawmaterials2.2实验方法本实验采用分步法制备MoS2/Ti,SiC层状复合材料.其基本步骤是:首先将Ti粉,TiC粉,Si粉,Al粉按摩尔比l
7、:2:1:0.2球磨混合,混合不少于24h,然后干压成40mmx40mmx20mm的方块体,在1400oC氩气中无压合成;将MoS按质量分数分别为2%,4%,6%,8%混料,装模,然后在氩气保护下1400oC热压烧结,烧结压力30MPa,升温速率为1185oC之前5cc/min,1185oC之后60oC/min,保温2h,然后随炉冷却,所得的样品为10mm的圆片.热压烧结装置如图1所示.图1热压系统结构示意图Fig.1SchematicdiagramoftheHPsystem:(1)pressingstemofhydraulicm
8、achine,(2)graphitepressingstem,(3)diearrangement,(4)heater,(5)heatpressingmaterial,(6)heatinsulatingmaterialoffurnacebody,(7
