Ti-,3-SiC-,2--SiC復(fù)相陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、本文采用熱等靜壓原位合成技術(shù)和過渡塑性相工藝，以TH2、SiC和石墨粉為原料，制備了不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷，為擴(kuò)展Ti3SiC2的應(yīng)用提供了新的思路。通過X射線衍射、光學(xué)顯微分析，分析了Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷材料的物相組成、晶粒大小、晶粒形貌和斷裂機(jī)制。通過對(duì)其密度、顯微硬度、斷裂韌性、摩擦磨損性能和抗氧化性能的測(cè)試，分析了Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷材料的性能，表明了Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷材料

2、具有好的綜合性能，能夠作為高溫結(jié)構(gòu)材料。 熱等靜壓原位合成的SiC含量為3、4、5、7mol的Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷具有很好的致密度，相對(duì)密度都達(dá)到了98.5％以上。SiC含量為10mol的Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷由于在熱等靜壓作用下Ti3SiC2不能形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不能完全致密化，相對(duì)密度只達(dá)到90.4％。 XRD分析結(jié)果表明：Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷主要存在Ti3SiC2、SiC相和少量的Ti

3、C相。顯微硬度和斷裂韌性的測(cè)量結(jié)果表明：復(fù)相陶瓷的顯微硬度隨SiC含量的增加而增大，最大為14.1GPa。斷裂韌性隨SiC含量的增加而減小，最高為7.24MPa.m1/2。導(dǎo)電性能測(cè)試結(jié)果表明：隨SiC含量的增加導(dǎo)電率降低，試驗(yàn)得到的電阻率與理論計(jì)算結(jié)果吻合。 Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷的摩擦磨損性能的測(cè)試在環(huán)塊式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，比較研究了在不同配副，不同載荷，不同潤(rùn)滑狀態(tài)下的摩擦磨損行為，并對(duì)比了不同SiC含量的復(fù)相陶瓷/4

4、5號(hào)鋼摩擦副在300N載荷，干摩擦條件下和500N載荷，油潤(rùn)滑條件下的摩擦磨損行為。Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷在干摩擦條件下摩擦系數(shù)較小，磨損率高。在油潤(rùn)滑條件下摩擦系數(shù)和磨損率都非常小。復(fù)相陶瓷的磨損主要是由于微斷裂引起的。 研究了Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷在不同溫度，不同氣氛下的氧化行為，并結(jié)合了高溫原位觀察和XRD，分析了復(fù)相陶瓷的氧化機(jī)理，得出：復(fù)相陶瓷的高溫氧化動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律，隨溫度的升高，氧化拋物線

5、速率常數(shù)增大。在不同氣氛下的氧化和氧分壓有關(guān)，氧分壓越大，相同條件下氧化增重越大。對(duì)比不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC復(fù)相陶瓷在1200℃溫度下的氧化行為，復(fù)相陶瓷的單位面積的氧化增重隨SiC含量的增加而減小，都具有比純Ti3SiC2好的抗氧化性能。計(jì)算得出了7SiC和3SiC復(fù)相陶瓷的激活能分別為208.129KJ·mol-1，219.5KJ·mol-1，比純Ti3SiC2的激活能小。表面氧化膜是由非晶態(tài)的SiO2和晶態(tài)的TiO