Zr掺杂纳米层状Ti 3 SiC 2 MAX相陶瓷的制备及性能研究
发布时间：2021-07-08 23:08
Ti3SiC2 MAX相陶瓷具有良好的综合性能,如较低的密度（4.52 g/cm3）、高导热系数（43 W/（m·K））、高熔点（3200℃）和高弹性模量（326 GPa）。Ti3SiC2中Si原子层和TiC八面体相互叠加构成的层状结构又使其具有良好的可加工性,有望作为新一代航空材料使用。但相比Si3N4、Al2O3等传统陶瓷材料,Ti3SiC2的硬度相对较低,在长期冲蚀摩擦环境中材料损耗会很快。通过在Ti3SiC2 MAX相中掺杂其他原子形成固溶体是一个很好的强化陶瓷方法。本文采用放电等离子烧结工艺（Spark Plasma Sintering）制备Ti3SiC2 MAX相陶瓷和Ti3-xZrxSiC2
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＭＡＸ相陶瓷的组成元素在元素周期表中的位置分布［３１］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?
?Ｔｉ４ＳｉＣ３?Ｔｉ４ＧｅＣ３?Ｔｉ４ＡｌＮ３?Ｖ４Ａ１Ｃ３?Ｎｂ４ＡｌＣ３?ｃｔ－Ｎｂ４ＳｉＣ３?Ｔａ４ＡｌＣ．，??５１４?型?Ｔｉ５ＳｉＣ４??６１５?型?Ｔａ６ＡｌＣ５??７１６?型?Ｔｉ７ＳｎＣ６??５２３?型?Ｔｉ５ＡＩ２Ｃ３?Ｔｉ５Ｓｉ２Ｃ３?Ｔｉ５Ｇｅ２Ｑ??７２５?型?Ｔｉ７Ｓｉ２Ｃ；ｊ?Ｔｉ７Ｇｅ２Ｃ５???Ｍ，ＡＸ〇?ｃ?…??＾?〇?Ｍ?ａｔｏｍｓ??ｊ?＂Ａ＂?ａｔｏｍｓ??。Ｔ?ａｔｏｍｓ??ｍ３ａｘ２??ｍ２ａｘ??％?ｍｍ??图１．２?２１１、３１２和４１３型ＭＡＸ相晶胞结构［川??Ｆｉｇ．?１．２?ＭＡＸ?ｐｈａｓｅ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?２１１，?３１２?ａｎｄ?４１３１３１１??５??
子烧结（Ｓｐａｒｋ?Ｐｌａｓｍａ?Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）也称为“脉冲通电法”或“脉冲通电加压烧??结法”。放电等离子烧结融等离子活化、热压和电阻加热为一体，具有升温速度快、烧??结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构和获得的材料致密度高等特点，是??一种快速、低温、节能和环保的材料制备新技术。??放电等离子烧结技术的原理是在烧结过程中电极通入直流脉冲电流时瞬间产生放??电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀地产生焦耳热并使颗粒表面活化。放电等离子??烧结工艺过程可分为四个阶段，如图２．１所示。第一阶段：对粉末略施压力：第二阶段：??保持恒定压力，并加脉冲电压，产生等离子体，对颗粒表面进行活化，伴随产生少量的??热；第三阶段：关闭等离子体电路，继续提高压力，在恒压的作用下，用直流电对产品??进行加热，能保持原材料的自然状态以及使复杂工件等达到所需温度；第四阶段：停止??直流电阻加热，样品冷却至室温后消除压力。在整个工艺过程中，压力和温度是成功进??行烧结的最重要的两个参数。这些变量的大小可以通过烧结炉内的活塞运动、脉冲电流??（功率、电压和电流的周期）、连续的电能（电压和电流）和冷却速率的动态调整来控制。??ｍｗ?ＳＳＩ?－＼ｍ?冷却??压力ｉ中电压??时间??图２．１放电等离子烧结过程示意图??Ｆｉｇ．２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??本研究中用到的放电等离子烧结炉的基本结构如图２．２?（ａ）所示。主要包括以下几??个部分：轴向压力装置、水冷冲头电极、真空腔体、气氛控制系统（真空、氩气）、直??流脉冲电源及冷却水、位移测量、温度测量和安全等控制单元。??
本文编号：3272511
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＭＡＸ相陶瓷的组成元素在元素周期表中的位置分布［３１］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?
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子烧结（Ｓｐａｒｋ?Ｐｌａｓｍａ?Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）也称为“脉冲通电法”或“脉冲通电加压烧??结法”。放电等离子烧结融等离子活化、热压和电阻加热为一体，具有升温速度快、烧??结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构和获得的材料致密度高等特点，是??一种快速、低温、节能和环保的材料制备新技术。??放电等离子烧结技术的原理是在烧结过程中电极通入直流脉冲电流时瞬间产生放??电等离子体，使烧结体内部各个颗粒均匀地产生焦耳热并使颗粒表面活化。放电等离子??烧结工艺过程可分为四个阶段，如图２．１所示。第一阶段：对粉末略施压力：第二阶段：??保持恒定压力，并加脉冲电压，产生等离子体，对颗粒表面进行活化，伴随产生少量的??热；第三阶段：关闭等离子体电路，继续提高压力，在恒压的作用下，用直流电对产品??进行加热，能保持原材料的自然状态以及使复杂工件等达到所需温度；第四阶段：停止??直流电阻加热，样品冷却至室温后消除压力。在整个工艺过程中，压力和温度是成功进??行烧结的最重要的两个参数。这些变量的大小可以通过烧结炉内的活塞运动、脉冲电流??（功率、电压和电流的周期）、连续的电能（电压和电流）和冷却速率的动态调整来控制。??ｍｗ?ＳＳＩ?－＼ｍ?冷却??压力ｉ中电压??时间??图２．１放电等离子烧结过程示意图??Ｆｉｇ．２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??本研究中用到的放电等离子烧结炉的基本结构如图２．２?（ａ）所示。主要包括以下几??个部分：轴向压力装置、水冷冲头电极、真空腔体、气氛控制系统（真空、氩气）、直??流脉冲电源及冷却水、位移测量、温度测量和安全等控制单元。??
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