Ti3SiC2陶瓷研究进展课件.ppt

Ti3SiC2陶瓷研究进展;1.基本情况;氧化物陶瓷：氧化铝刚玉陶瓷 氧化锆增韧陶瓷 非氧化物陶瓷：氮化硅Si3N4 碳化硅SiC 碳化钛TiC 氮化硼BN; 到目前为止，对陶瓷—金属复合材料的研究还未取得突破性的进展，离广泛应用尚有距离。 ; 新型层状碳化物和氮化物陶瓷(Ti3SiC2、Ti 2AlC、Ti 2AlN等)是结构陶瓷研究发展的主要方向。 ;图1晶体结构;Ti3SiC2陶瓷性能特点 ;2. Ti3SiC2陶瓷的合成制备技术 2．1化学气相沉积法(CVD)  早期合成 Ti3SiC2的方法基本上均为CVD法。 用Si、石墨和气态TiH2为原料在2000℃进行化学反应，首先合成了Ti3SiC2。此后，采用气态的Ti、Si、C氯化物在H2中用CVD法合成出单晶或多晶的Ti3SiC2 。这类方法只能在实验室极少量地制备出Ti3SiC2的薄膜，难以进一步开发利用;2.2 SHS法; 经球磨制粉末、混合、干燥、冷压成形，然后置于石英反应管内加热，点火几秒钟后温度趋于定值。试验结果表明，成分中的Ti：Si：C的摩尔比、点火温度对Ti3SiC2的合成反应能否进行以及进行程度有决定性影响， 1989年至今，采用固体粉料以SHS法较大规模地制备合成Ti3SiC2块状材料的工作做了不少，由于这种方法的合成温度难以控制，反应的程度难以控制，所合成的块状体材料的主晶相为Ti3SiC2同时也有少量的TiC、或SiC、或Ti-Si-C系中其他一些亚化学计量化合物存在，材料的相对密度不超过95%，属于“软”陶瓷，可进行切削加工 。 ;2.3 固液反应法 ;2.4 场活化、辅助加压燃烧合成 ;2.5 热压(HP)和热等静压(HIP)法 ; 1996年，美国以M.Barsoum为首的研究小组合成Ti3SiC2块体材料。他们以Ti、C、SiC粉混合、冷压成形后，在1600、40MPa下热压4小时，获得了相对密度大于99％的Ti3SiC2块体材料(密度为4．58／cm3)．其中未反应的SiC以及SiCx小于vol2％，与用CVD法合成的纯Ti3SiC2相当。 不仅可切削性佳，而且导电、耐高温氧化、耐热震等性能也比以往用SHS法获得的材料要好。因此可以认为，Barsoum等在Ti3SiC2块体材料合成技术上取得的进展是突破性的，这对于以后较方便???制备Ti2SiC2块体材料，进一步开展该材料的性能研究和应用前景有着重要的意义。;3．Ti3SiC2的结构和性能; 共棱的两层CTi6八面体之间由一层Si平面层分隔。CTi6八面体与Si层之间的结合比共价键或离子键弱得多，却比石墨中的层间键明显强，具有金属间化物的特点 ;3.2 抗热震性 ;3.3 Ti3SiC2的力学性能 ;弹性模量和剪切模量;载荷-位移曲线;3.4 超低摩擦性;3.5 化学稳定性;Ti3SiC2在空气中的氧化率呈抛物线状，其渐近线斜率Kp在900和1400时为l x10-9，氧化活化能为370±20kJ／mol，氧化层致密，且附着性强，外层纯TiO2，内层是SiO2和TiO2．1000℃时，Ti3SiC2的抗氧化性可与Cr相比拟。 Ti3SiC2具有很好的耐化学腐蚀性能，用HF酸处理后，质量无改变，这还可用来检测合成的材料中是否残存未反应的Ti、Si或Ti、Si化合物。;3.6 电学性能;3.7 可加工性 ;4 Ti3SiC2陶瓷的应用前景 ; 它与金属的物理性质和化学键特性相差较小，有望与金属形成理想的相界面，从而克服脆性，为改善陶瓷—金属复合材料的脆性提供理论和实践依据，为性能优异的陶瓷—金属复合材料开辟一条新途径。