Ti3SiC2三元层状结构材料综合了陶瓷与金属的诸多优势,同金属一样,其在常温下,具有很好的导热、导电性能以及较高的弹性模量和适度的延展性。同时,Ti3SiC2还具有类同陶瓷一样很好的高温强度、热稳定性能,耐腐蚀、耐磨性能和抗氧化性能,以及较好的硬度、抗热震性和屈服强度。在高温下Ti3SiC2能保持高强度易加工性,其韧性也较好。更为突出的是其可以用传统的加工方式进行加工,并具有比二硫化钼和石墨更低的超低磨擦系数和优良的自润滑性能。这些优异的性能使具备广阔的应用范围和应用前景,并因此成为新材料研究的重点对象。　　 Ti3SiC2材料的制备方法较多,但都是通过单一工艺制备,往往难以得到单相Ti3SiC2材料,产物中经常伴随着大量的杂质相TiC和硅化物(TixSiy)。为了得到较纯的Ti3SiC2块体材料,仍然需要在制备工艺方面努力,基于此,本课题进行了高能球磨结合热压烧结工艺制备Ti3SiC2材料的探索。　　 研究以Ti粉、Si粉和活性C粉为原料,经高能球磨后,在热压烧结条件下制备Ti3SiC2层状材料。基于Ti3AIC2与Ti3SiC2具有相同的结构和相似的性能,以及铝的低熔点特点,提出了在起始原料中掺加少量Al作为Ti3SiC2合成的反应助剂的方法;探讨了合成单相致密Ti3SiC2材料的制备过程。通过XRD、SEM和热力学等分析,研究了高能球磨与热压烧结两工艺对产物的组成及性能的影响,分析了合成材料的显微结构特征、物理性能和高温氧化性能以及Ti-Si-C体系反应合成机理。　　 研究表明:Ti-Si-C系统经高能球磨18h时预合成了SiC及TixSiy为主的复合粉体,该复合粉体在热压烧结初期主要是Ti-Si金属间化合物之间的相互转化,随着烧成温度的提高,其后主要是SiC和TixSiy反应生成Ti3SiC2。但温度过高,则会发生Ti3SiC2的分解。当温度为1300℃保温时间为2h时,合成了以Ti3SiC2为主并存在少量SiC物相的复合材料。研究发现,配方的理论计算与实验结果有较大的偏差,主要原因是高温时Si挥发所致。力学测试结果表明:材料的弯曲强度为526.65MPa,,断裂韧性8.67MPa·m1/2,密度为4.058g/cm3,相对密度为90％。显微结构分析表明,SiC/Ti3SiC2复合材料表现出以沿晶和穿晶混合断裂的特征。材料中少量SiC颗粒的引入,阻碍了Ti3SiC2基体中微裂纹的扩展,起到弥散增韧效果。