Ti₃SiC₂ MAX相陶瓷具有良好的綜合性能,如較低的密度（4.52 g/cm³）、高導(dǎo)熱系數(shù)（43 W/（m·K））、高熔點(diǎn)（3200℃）和高彈性模量（326 GPa）。Ti₃SiC₂中Si原子層和TiC八面體相互疊加構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)又使其具有良好的可加工性,有望作為新一代航空材料使用。但相比Si₃N₄、Al₂O₃等傳統(tǒng)陶瓷材料,Ti₃SiC₂的硬度相對(duì)較低,在長(zhǎng)期沖蝕摩擦環(huán)境中材料損耗會(huì)很快。通過(guò)在Ti₃SiC₂ MAX相中摻雜其他原子形成固溶體是一個(gè)很好的強(qiáng)化陶瓷方法。本文采用放電等離子燒結(jié)工藝（Spark Plasma Sintering）制備Ti₃SiC₂ MAX相陶瓷和Ti_3-xZr_xSiC₂

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＭＡＸ相陶瓷的組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??圖１．２?２１１、３１２和４１３型ＭＡＸ相晶胞結(jié)構(gòu)［川??Ｆｉｇ．?１．２?ＭＡＸ?ｐｈａｓｅ?ｃｅｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?２１１，?３１２?ａｎｄ?４１３１３１１??５??

子燒結(jié)（Ｓｐａｒｋ?Ｐｌａｓｍａ?Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）也稱為“脈沖通電法”或“脈沖通電加壓燒??結(jié)法”。放電等離子燒結(jié)融等離子活化、熱壓和電阻加熱為一體，具有升溫速度快、燒??結(jié)時(shí)間短、晶粒均勻、有利于控制燒結(jié)體的細(xì)微結(jié)構(gòu)和獲得的材料致密度高等特點(diǎn)，是??一種快速、低溫、節(jié)能和環(huán)保的材料制備新技術(shù)。??放電等離子燒結(jié)技術(shù)的原理是在燒結(jié)過(guò)程中電極通入直流脈沖電流時(shí)瞬間產(chǎn)生放??電等離子體，使燒結(jié)體內(nèi)部各個(gè)顆粒均勻地產(chǎn)生焦耳熱并使顆粒表面活化。放電等離子??燒結(jié)工藝過(guò)程可分為四個(gè)階段，如圖２．１所示。第一階段：對(duì)粉末略施壓力：第二階段：??保持恒定壓力，并加脈沖電壓，產(chǎn)生等離子體，對(duì)顆粒表面進(jìn)行活化，伴隨產(chǎn)生少量的??熱；第三階段：關(guān)閉等離子體電路，繼續(xù)提高壓力，在恒壓的作用下，用直流電對(duì)產(chǎn)品??進(jìn)行加熱，能保持原材料的自然狀態(tài)以及使復(fù)雜工件等達(dá)到所需溫度；第四階段：停止??直流電阻加熱，樣品冷卻至室溫后消除壓力。在整個(gè)工藝過(guò)程中，壓力和溫度是成功進(jìn)??行燒結(jié)的最重要的兩個(gè)參數(shù)。這些變量的大小可以通過(guò)燒結(jié)爐內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)、脈沖電流??（功率、電壓和電流的周期）、連續(xù)的電能（電壓和電流）和冷卻速率的動(dòng)態(tài)調(diào)整來(lái)控制。??ｍｗ?ＳＳＩ?－＼ｍ?冷卻??壓力ｉ中電壓??時(shí)間??圖２．１放電等離子燒結(jié)過(guò)程示意圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐａｒｋ?ｐｌａｓｍａ?ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??本研究中用到的放電等離子燒結(jié)爐的基本結(jié)構(gòu)如圖２．２?（ａ）所示。主要包括以下幾??個(gè)部分：軸向壓力裝置、水冷沖頭電極、真空腔體、氣氛控制系統(tǒng)（真空、氬氣）、直??流脈沖電源及冷卻水、位移測(cè)量、溫度測(cè)量和安全等控制單元。??


本文編號(hào)：3272511