鈦鋁碳-鐵復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著金屬礦產(chǎn)、能源、交通運(yùn)輸、裝備制造和環(huán)境等行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)鐵基復(fù)合材料的綜合性能要求越來(lái)越高。MAX化合物由于兼有金屬和陶瓷的獨(dú)特性能作為增強(qiáng)相是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本論文主要探索了Ti3AlC2/Fe復(fù)合材料的制備工藝及性能研究。
　　 研究?jī)?nèi)容包括：(1)、高純度Ti3AlC2粉體及(10～30vol.％)Ti3AlC2與Fe塊體復(fù)合材料的制備工藝。(2)、觀察和研究了不同燒結(jié)工藝下Ti3AlC2/Fe復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)

2、與性能。(3)、探討了燒結(jié)工藝對(duì)Ti3AlC2/Fe復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。(4)、探討了Ti3AlC2與Fe高溫反應(yīng)的機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：以Ti、TiC、Al、Sn粉體為原料，在1450℃溫度范圍內(nèi)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(jìn)行無(wú)壓，熱壓燒結(jié)

3、，可得到致密的Ti3AlC2/Fe塊體復(fù)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(fù)合材料的燒結(jié)過(guò)程中，分解形成的Al逐漸進(jìn)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(jí)的TiC增強(qiáng)Fe的金屬陶瓷復(fù)合材料。
　

4、　 在無(wú)壓燒結(jié)條件下，實(shí)驗(yàn)所選用的各種燒結(jié)工藝均能制備納米級(jí)的TiC/Fe復(fù)合材料。由于無(wú)壓燒結(jié)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(xué)性能。
　　 熱壓燒結(jié)制備的Ti3AlC2/Fe復(fù)合材料的各項(xiàng)性能相比無(wú)壓燒結(jié)都得到了很大的提高。其中20Ti3AlC2/Fe的彎曲強(qiáng)度從190.16MPa上升到1425.98MPa，密度從6.028g/cm3上升到7.134g/cm3。這是因?yàn)闊釅簾Y(jié)極大程度的降低了復(fù)合材料