Al2O3/Ti3SiC2复合材料的制备、结构及性能研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rommer006
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本论文以Ti、Si、炭黑为原料,并引入Al2O3,采用热压法制备Al2O3/Ti3SiC2复合材料。借助XRD、SEM,结合EDS辅助分析,研究了Ti3SiC2及Al2O3/Ti3SiC2复合材料相组成、显微结构、力学性能和抗氧化性能。研究结果表明:(1)衍射结果表明:热压制备的纯T试样,氧化前其主相为Ti3SiC2,并伴随有少量的杂质相TiC,氧化后的产物为TiO2和SiO2;掺有Al2O3微粉的试样,在氧化前主相为Ti3SiC2和Al2O3,同样也存在少量的TiC杂质相,氧化后的产物除了TiO2和SiO2外,还有Al2O3相,且在1300℃时开始生成耐高温的Al2TiO5。(2)与纯T试样相比,Al2O3/Ti3SiC2试样表现出更佳的力学性能,这归因于Al2O3引入起到的弥散增强作用及裂纹多次偏转和Al2O3处的扎钉等能量吸收机制的综合作用。当Al2O3引入量为5%和20%时,断裂韧性和弯曲强度分别达到最大值5.89MPa·m1/2和609MPa。(3)氧化动力学研究结果表明:各试样在11001300℃下的氧化遵循抛物线规律。Kp值显示当Al2O3添加量低于20%时,抗氧化性得不到提高。随着Al2O3添加量的继续增加,良好的抗高温氧化性能得到呈现。(4)试样的氧化表面和断口形貌分析表明:在1200℃下,A20试样表面的孔洞加速了氧化进程,使其氧化性劣于纯T试样的。随着氧化温度的继续升高,A20试样氧化层厚度开始小于纯T试样的,这归因于生成耐高温和抗热震性好的新相Al2TiO5,其优异的抗氧化性得到体现。(5)Al2O3/Ti3SiC2复合材料的抗氧化性随Al2O3添加量的增加而提高,要想抗氧化性能优异,则Al2O3的添加量不低于20%。
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