三元层状陶瓷Ti3AlC2、Ti3SiC2的颗粒强化和表面改性
文献类型：学位论文
| 作者 | 李超 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-08 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 李美栓 |
| 关键词 | 颗粒强化 表面改性 Ti3AlC2 Ti3SiC2 TiB2 |
| 其他题名 | Strengthening of Ti3AlC2 by particulate reinforcement and surface modification of Ti3SiC2 by boronizing |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 摘 要 三元层状陶瓷（Mn+1AXn相）综合了陶瓷和金属的双重性能，作为一种新型结构/功能一体化陶瓷材料，具有潜在的广泛应用前景。但是单相Mn+1AXn陶瓷在某些性能上存在着不足，难以满足当代高技术产业对材料的综合性能要求。异相颗粒复合强化以及表面改性处理是改进和提高材料性能的一条有效途径，也是目前材料研究的重要方向。 本论文的主要研究内容就是以Mn+1AXn相中最具吸引力的Ti3SiC2和Ti3AlC2为研究对象，针对它们的强度和硬度偏低的缺点，分别对它们进行颗粒强化和表面改性研究。主要内容如下： 一、 以Ti、Al、C、B4C粉末为原料，采用原位固-液相反应/热压工艺制备Ti3AlC2/TiB2复合材料。系统研究了TiB2颗粒对Ti3AlC2的显微结构、力学性能和氧化行为的影响。 （1） 在Ti3AlC2/TiB2复合材料中，具有亚微米量级的TiB2颗粒均匀地分布在Ti3AlC2晶粒内部和晶界处，形成了两相互相贯穿的复合材料体系。Ti3AlC2和TiB2界面处无玻璃相存在。另外，TiB2的引入明显降低了Ti3AlC2基体晶界的迁移率，使基体的平均晶粒尺寸随TiB2含量的增加而减小。 （2） TiB2的引入显著提高了Ti3AlC2的室温弹性模量、硬度、压缩强度和抗弯强度。晶粒的细化、晶界的强化和TiB2对Ti3AlC2基面位错运动的钉扎被认为是主要的强化机制。 （3） 高温力学性能测试表明，TiB2对Ti3AlC2的高温强化效果依然明显，复合材料的高温弹性模量和高温强度都要好于单相Ti3AlC2。TiB2的引入，促进并且增加基体缺陷的形成，使材料的内耗峰强度随TiB2含量的增加而增加，并且逐渐向低温移动。另外，由于晶界处亚微米级的TiB2颗粒能够起到协调基体变形的作用，使Ti3AlC2/TiB2复合材料具有良好的高温塑性。 （4） 氧化实验表明，Ti3AlC2/TiB2复合材料具有良好的抗氧化性能。在1000－1400C，可形成连续的a-Al2O3内层，具有良好的抗高温氧化性能。在500－900C氧化时，由于形成了具有保护作用的玻璃态B2O3，从而克服了单相Ti3AlC2在中温发生的失稳氧化。 二、 采用固体粉末包埋法对Ti3SiC2进行表面渗硼，成功地在Ti3SiC2表面制备了一层硼化物涂层。系统考察了不同渗硼工艺参数下获得的涂层的微观结构，测定了渗硼层生长动力学规律，分析了渗层形成机理；研究了渗硼层的力学性能和摩擦磨损行为。 （1） 渗层的组成主要以TiB2为主，另外，还有少量的β-SiC弥散分布于其中。该渗层主要是通过活性B原子向内扩散并与Ti3SiC2在渗层/基体界面处发生反应而生长，其生长动力学符合直线规律。 （2） 经渗硼处理后，总体上Ti3SiC2样品的表面硬度随渗硼温度和时间的提高而增加；并且由于表面硬质涂层能够有效地阻止与之接触的其它物质对Ti3SiC2表面进行粘着和犁削等严重磨损方式的发生，使材料的抗摩擦磨损性能明显提高。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 143 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16996]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李超. 三元层状陶瓷Ti3AlC2、Ti3SiC2的颗粒强化和表面改性[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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