本文主要研究内容
作者齐方方（2019）在《热压烧结制备Ti3SiC2/Al2O3复合材料及其性能研究》一文中研究指出：Ti3SiC2与Al2O3具有良好的物化相容性且力学性能互补,Ti3SiC2/Al2O3复合材料被认为是一种理想的结构材料。但多数研究中Al2O3（≤30.0vol.%）仅作为增强相引入Ti3SiC2基体中,导致复合材料高温抗氧化性能较差。同时,由于Ti3SiC2相区狭小,制备过程难以控制,以及Ti5Si3、TiSi2等杂质相的影响,降低了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的力学性能。本研究首先以Ti3SiC2和Al2O3为原料,利用正交试验对Ti3SiC2/Al2O3复合材料进行体系设计和工艺优化。然后通过原位合成制备高纯的Ti3SiC2/Al2O3复合材料,探索其反应过程中的物相转化规律,并对Ti3SiC2/Al2O3复合材料的力学性能及高温氧化行为进行研究。首先,以Ti3SiC2和Al2O3为原料,采用热压烧结的方法,通过改变温度、压力、保温时间及原料配比,设计四因素三水平的正交实验,获得Ti3SiC2/Al2O3复合材料制备及性能优化的基本参数。通过对实验数据进行分析,得到制备Ti3SiC2/Al2O3复合材料的最佳参数为Ti3SiC2与Al2O3的体积比为4:6,烧结温度、压力和保温时间分别为1500℃,30MPa和30min。然后,以Ti、SiC、Al2O3为原料,在1600℃、30MPa的热压烧结条件下保温2h,研究Ti-Si-C/Al2O3体系的物相生成及微观组织演变。随着SiC体积含量的逐渐增多,Ti-Si-C/Al2O3体系中逐渐有TiC、Ti5Si3、Ti3SiC2、TiSi2等产生,新相的存在明显抑制了Al2O3晶粒的异常长大。但高温下大量液相Si的产生不利于Ti3SiC2原位合成,这说明原位反应制备Ti3SiC2/Al2O3复合材料的温度应小于1600℃。此后,在1550℃、30 MPa下保温保压1.5h的相同烧结工艺下,优选出以Ti、SiC、C、Al和Al2O3作为原料,采用原位合成的方法制备Ti3SiC2/Al2O3复合材料。适量Al的引入会与Ti3SiC2中的Si发生固溶置换,稳定Ti3SiC2的晶格并促进其生成,减少TiC杂质相的出现。Al的引入可以通过熔融产生液相促进Ti3SiC2/Al2O3复合材料的烧结致密化,并提高Ti3SiC2的含量,有利于Ti3SiC2/Al2O3复合材料力学性能的提高。裂纹在扩展过程中,遇到特殊层状结构的Ti3SiC2时,通过沿片层或穿片层的断裂方式,延长裂纹扩展路径,进而提高Ti3SiC2/Al2O3复合材料的力学性能。复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性的最佳值分别为99.59%、16.97GPa、553.38MPa和9.63MPa·m1/2。在不同温度（1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃）和不同保温时间（1h、2h、4h、6h、12h）下研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的高温抗氧化性能。实验结果表明,Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化增重曲线对温度增长的变化符合抛物线定律。分别建立空白样品和含铝样品在氧化反应速率常数与温度的函数方程,并求得其氧化反应活化能分别为218.51kJ/mol和255.15kJ/mol,即Al的引入可提高材料的氧化反应活化能,抑制氧化反应的进行。通过分析氧化层的产物及分布,确定其高温抗氧化机理为Al2O3和Al2TiO5限制了基体与外界的物质交换。掺Al的Ti3SiC2/Al2O3复合材料样品在氧化时优先产生Al2O3和Al2TiO5抗氧化层,在长时间的氧化下表现出更高的反应活化能和更好的高温抗氧化能力。
Abstract
Ti3SiC2yu Al2O3ju you liang hao de wu hua xiang rong xing ju li xue xing neng hu bu ,Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao bei ren wei shi yi chong li xiang de jie gou cai liao 。dan duo shu yan jiu zhong Al2O3（≤30.0vol.%）jin zuo wei zeng jiang xiang yin ru Ti3SiC2ji ti zhong ,dao zhi fu ge cai liao gao wen kang yang hua xing neng jiao cha 。tong shi ,you yu Ti3SiC2xiang ou xia xiao ,zhi bei guo cheng nan yi kong zhi ,yi ji Ti5Si3、TiSi2deng za zhi xiang de ying xiang ,jiang di le Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de li xue xing neng 。ben yan jiu shou xian yi Ti3SiC2he Al2O3wei yuan liao ,li yong zheng jiao shi yan dui Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao jin hang ti ji she ji he gong yi you hua 。ran hou tong guo yuan wei ge cheng zhi bei gao chun de Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao ,tan suo ji fan ying guo cheng zhong de wu xiang zhuai hua gui lv ,bing dui Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de li xue xing neng ji gao wen yang hua hang wei jin hang yan jiu 。shou xian ,yi Ti3SiC2he Al2O3wei yuan liao ,cai yong re ya shao jie de fang fa ,tong guo gai bian wen du 、ya li 、bao wen shi jian ji yuan liao pei bi ,she ji si yin su san shui ping de zheng jiao shi yan ,huo de Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao zhi bei ji xing neng you hua de ji ben can shu 。tong guo dui shi yan shu ju jin hang fen xi ,de dao zhi bei Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de zui jia can shu wei Ti3SiC2yu Al2O3de ti ji bi wei 4:6,shao jie wen du 、ya li he bao wen shi jian fen bie wei 1500℃,30MPahe 30min。ran hou ,yi Ti、SiC、Al2O3wei yuan liao ,zai 1600℃、30MPade re ya shao jie tiao jian xia bao wen 2h,yan jiu Ti-Si-C/Al2O3ti ji de wu xiang sheng cheng ji wei guan zu zhi yan bian 。sui zhao SiCti ji han liang de zhu jian zeng duo ,Ti-Si-C/Al2O3ti ji zhong zhu jian you TiC、Ti5Si3、Ti3SiC2、TiSi2deng chan sheng ,xin xiang de cun zai ming xian yi zhi le Al2O3jing li de yi chang chang da 。dan gao wen xia da liang ye xiang Side chan sheng bu li yu Ti3SiC2yuan wei ge cheng ,zhe shui ming yuan wei fan ying zhi bei Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de wen du ying xiao yu 1600℃。ci hou ,zai 1550℃、30 MPaxia bao wen bao ya 1.5hde xiang tong shao jie gong yi xia ,you shua chu yi Ti、SiC、C、Alhe Al2O3zuo wei yuan liao ,cai yong yuan wei ge cheng de fang fa zhi bei Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao 。kuo liang Alde yin ru hui yu Ti3SiC2zhong de Sifa sheng gu rong zhi huan ,wen ding Ti3SiC2de jing ge bing cu jin ji sheng cheng ,jian shao TiCza zhi xiang de chu xian 。Alde yin ru ke yi tong guo rong rong chan sheng ye xiang cu jin Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de shao jie zhi mi hua ,bing di gao Ti3SiC2de han liang ,you li yu Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao li xue xing neng de di gao 。lie wen zai kuo zhan guo cheng zhong ,yu dao te shu ceng zhuang jie gou de Ti3SiC2shi ,tong guo yan pian ceng huo chuan pian ceng de duan lie fang shi ,yan chang lie wen kuo zhan lu jing ,jin er di gao Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de li xue xing neng 。fu ge cai liao de xiang dui mi du 、wei shi ying du 、kang wan jiang du he duan lie ren xing de zui jia zhi fen bie wei 99.59%、16.97GPa、553.38MPahe 9.63MPa·m1/2。zai bu tong wen du （1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃）he bu tong bao wen shi jian （1h、2h、4h、6h、12h）xia yan jiu le Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de gao wen kang yang hua xing neng 。shi yan jie guo biao ming ,Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao de yang hua zeng chong qu xian dui wen du zeng chang de bian hua fu ge pao wu xian ding lv 。fen bie jian li kong bai yang pin he han lv yang pin zai yang hua fan ying su lv chang shu yu wen du de han shu fang cheng ,bing qiu de ji yang hua fan ying huo hua neng fen bie wei 218.51kJ/molhe 255.15kJ/mol,ji Alde yin ru ke di gao cai liao de yang hua fan ying huo hua neng ,yi zhi yang hua fan ying de jin hang 。tong guo fen xi yang hua ceng de chan wu ji fen bu ,que ding ji gao wen kang yang hua ji li wei Al2O3he Al2TiO5xian zhi le ji ti yu wai jie de wu zhi jiao huan 。can Alde Ti3SiC2/Al2O3fu ge cai liao yang pin zai yang hua shi you xian chan sheng Al2O3he Al2TiO5kang yang hua ceng ,zai chang shi jian de yang hua xia biao xian chu geng gao de fan ying huo hua neng he geng hao de gao wen kang yang hua neng li 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自济南大学的齐方方，发表于刊物济南大学2019-10-31论文，是一篇关于复合材料论文,热压烧结论文,原位合成论文,力学性能论文,高温抗氧化性能论文,济南大学2019-10-31论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自济南大学2019-10-31论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：复合材料论文; 热压烧结论文; 原位合成论文; 力学性能论文; 高温抗氧化性能论文; 济南大学2019-10-31论文;