自蔓延高温合成tilt3gtalclt2gt的结构形成机理研究

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1、硕十学位论文摘要Ti3AlC2以其优异的性能成为近年来国内外材料学者研究热点。它既具有金属的性能：有很好导热性能和导电性能，有较低的Vickers硬度，像金属一样可进行机械加工；同时又具有陶瓷的性能：高熔点，高热稳定性和良好的抗氧化性能。这些优异性能使其具有广阔的应用前景。因此我们对用自蔓延高温合成方法制备单相Ti3AlC2及反应机理进行了研究，来得到高纯度Ti3AlC2。本文采用自蔓延高温合成(SHs)工艺，以Ti粉、Al粉和C粉单质为原料，研究工艺参数(球磨参数、压坯压力、原料配比)对合成Ti3AlC2的影响，寻找合成Ti3A1C2

2、的最佳制备工艺。研究结果表明，当以元素单质粉为原料时，按Ti：Al：C=2：2：1摩尔比进行配比，球料比为l5：1，球磨转速120转／分钟，混料时间为4．5小时，在氩气保护的条件下进行球磨混料，在150MPa的压力压制成坯的实验参数下，Ti3AlC2的晶体发育良好，纯度很高。采用燃烧波淬熄法成功淬熄了Ti3AlC2。结合X．射线衍射、扫描电镜和能谱仪、差示扫描热分析(DSC)研究淬熄试样相组成及结构转变过程，探讨反应机理。提出自蔓延高温合成Ti3AlC2的反应机制：固相扩散．溶解．析出．熔化．包晶机制来描述：温度较低时，Al和Ti均为固

3、态，反应通过Al和Ti扩散反应生成A13Ti。随温度升高，以Al熔化为先导，一方面随Ti和C向Al熔液中溶解，导致A13Ti化合物的析出；另～方面C和Al向Ti颗粒的扩散，导致大量的TiC析出。当温度超过A13Ti熔点后，A13Ti熔化，最终A13Ti和TiC发生包晶反应而生成Ti3AlC2，在冷却的过程中Ti3AlC2从Ti．Al—C溶液中析出。针对自蔓延高温合成Ti3AlC2固相扩散．溶解．析出．熔化．包晶机制建立了反应模型，反映出了自蔓延高温合成Ti3AlC2的结构转变过程。关键词：自蔓延高温合成：Ti3AlC2；工艺参数；燃烧波

4、淬熄法；结构形成机理自蔓延高温合成Ti3AlC2的结构形成机理研究AbstractTi3A1C2attractsincreasinginterestowingtoitsuniqueproperties．Ti3A1C2combinesunusualpropertiesofbothmetalsandceramics．Likemetals，itisagoodthermalandelectricalconductor，relativelysof．tandcanbeeasilymachinedwithtraditionaldrillwithout

5、lubricationorcoolingwater．Likeceramics，itiselasticallystif．f．exhibitsexcellenthightemperaturemechanicalproperties．Itisresistanttothermalshockandunusuallydamagetolerant，andexhibitsexcellentcorrosionresistance．TheseexcellentpropertiesmentionedaboVemakeitanotherfamilyoftech

6、nicallyimponantmaterials．Soweconductedtheresearchontheflabricationofsingle-phaseTi3A1C2materialbyself二propagatinghightemperaturesynthesisandreactionmechanismofTi3A1C2。InordertoobtainhighpureofTi3A1C2．Inthepaper，Ti3AlC2werefabricatedbyself．propagatinghightemperaturesynthe

7、siswithTi，AlandCpowders．Theef．fectofdifferenttechnicalparameters(m订一lingparameters、te8tpressure、theratioofrawmaterials)onsynthesisediri3AlC2hasbeenstudied，Inorderto6ndtheidealsynthesisconditions．Theexperimentresultsshowthatthemainphaseofsynthesisedproductsishigh-purityTi

8、3AlC2andTi3AlC2grainsarewelldeVeloped，whenusedelementofpowderasrawmaterials，withrawmaterialsmolarratioo