層狀可加工陶瓷Ti3SiC2自蔓延高溫合成反應(yīng)機(jī)理的研究.pdf

1、層狀可加工陶瓷Ti3SiC2既具有金屬的特性，它在常溫下有很好的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能，相對較高的彈性模量，具有延展性.可以像金屬一樣進(jìn)行加工;同時(shí)，它又具有陶瓷材料的性能，相對較低的密度和熱膨脹系數(shù)，具有高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性。另外。它還具有比傳統(tǒng)的固體潤滑劑石墨和二硫化鉬更低的磨擦系數(shù)和良好的自潤滑性能，從而使Ti3SiC2的應(yīng)用就極具吸引力和廣闊的前景。自蔓延高溫合成(SHS)以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)成為制備材料的新技術(shù)，可用于Ti3SiC

2、2層狀可加IT陶瓷的制備。目前關(guān)于Ti3SiC,的SHS反應(yīng)機(jī)理研究還開展很少，因此，研究Ti3SiC2的SHS反應(yīng)機(jī)理既有重要的科學(xué)意義，也有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文采用燃燒波淬熄法研究了Ti3SiC2屢狀可加工陶瓷自蔓延高溫合成(SHS)過程中的顯微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和燃燒合成機(jī)理。用掃描電鏡(SEM)觀察了Ti3SiC2燃燒合成反應(yīng)過程中的顯微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程，用能譜儀(EDX)分析了各微區(qū)的成分變化，測量了燃燒反應(yīng)溫度Tc,用

3、XRD分析了合成產(chǎn)物的相組成，并結(jié)合反應(yīng)物體系的差熱分析(DTA)，探討Ti—C—Si體系的燃燒合成反應(yīng)機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明，層狀可加工陶瓷。Ti3SiCz的自蔓延高溫合成反應(yīng)起始于Ti—Si溶液的形成，反應(yīng)過程中燃燒臺成產(chǎn)物的形成可以用溶解.析出機(jī)制描述：Ti、Si、C粉粒逐漸向Ti-Si溶液中溶解，隨著Ti、Si、C粉粒繼續(xù)溶解，所形成的Ti-Si-C溶液逐漸增多并包裹Ti和Si粉粒，Ti和Si粉粒的尺寸由于不斷溶解而

4、逐漸減小。
　　 當(dāng)Ti-Sj-C溶液中的Ti、C濃度達(dá)到飽和時(shí)，從中析出TiC顆粒，并放出大量的熱量，從而促使更多的Si、C粉粒溶解，析出SiC顆粒。隨著反應(yīng)溫度的升高，TiC和SiC與剩余的熔融Ti通過固-液反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成最終產(chǎn)物Ti3SiC2。
　　 研究結(jié)果還表明，Tj—C—Si體系的燃燒合成反應(yīng)具有不完全性，在產(chǎn)物中除了有Ti3SiC2外，還存在較多量的Tic、SiC相。這主要是由于Ti3SiC2的絕熱溫度較高，