论文部分内容阅读
Ti3SiC2陶瓷由于兼有金属和陶瓷的诸多优良特性,包括良好的导热性和导电性、损伤容限、低硬度、高弹性模量等,广泛为人们所关注。但在材料制备过程中,所得产物往往含有一定量杂质相TiC难以去除,通过在原料中引入适量的Al能够很好地解决这一问题,获得高纯度的Ti3SiC2。但Al的引入会使得材料在某些特殊的使用环境下性能发生恶化。因此寻求一种有效的合成Ti3SiC2材料的方法同时不会对材料的使用性能构成损害是极其重要的。而开展关于Ti3SiC2无压烧结的研究,使得采用包括挤出成型、注浆成型等手段获得的Ti3SiC2异形件能够在实际中得到应用。而对另一种陶瓷Y4Al2O9(YAM)的研究则是基于其较低的热导率展开的,而作为一种介稳相YAM可能具有潜在的特殊性质。基于以上科学事实,分别开展了微波烧结合成高纯度Ti3SiC2粉体的研究工作、Ti3SiC2无压烧结的工作以及YAM相相关的研究工作。通过XRD、SEM、EDS等研究了微波合成Ti3SiC2的反应路径,提出了微波法合成Ti3SiC2的反应机理,并在这些机理的指导下成功以Ti粉、Si粉和鳞片石墨为原料合成了相含量高达98vol.%的Ti3SiC2粉体。采用传统的无压烧结和微波烧结工艺,烧结体致密度均达到95%以上。对应于最高的致密度常规无压烧结温度为1600oC,而微波烧结温度仅为1400oC。最佳保温时间确定为1h。通过高温固相反应首先合成了单相的YAM粉体。在此基础上,利用SPS烧结制备了相对密度为99.5%的YAM块体,并对致密的YAM块体的微观结构和部分宏观力学性能进行了表征。断口形貌表明YAM相陶瓷主要的断裂方式为穿晶断裂,同时断面中含有较多的解理面。致密的YAM相陶瓷的本征硬度为4.3GPa。此外,在研究了YAM对外加载荷的力学反馈行为以及机加工性能进行评估之后,首次提出YAM相陶瓷是一种具有抗损伤容限的可加工陶瓷。