真空烧结Ti2AlC粉体及其结构分析(2)

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1.6.2 扫描电镜测试 7

1.6.3 透射电镜测试 7

1.7 实验研究的目的及其主要内容.8

2 实验方法和步骤9

2.1 实验原料.9

2.2 实验仪器.9

2.3 制备方法和实验步骤.10

2.3.1 确定制备Ti2AlC的原料摩尔配比10

2.3.2 称量并混料10

2.3.3 烧结10

2.3.4 编号分装并过筛11

2.3.5 所有编号粉体的XRD测试12

2.3.6 Ti2AlC粉体试样的SEM、TEM测试.12

3 实验结果及分析12

3.1 所有编号粉体试样的XRD分析.12

3.2 Ti2AlC粉体试样的SEM分析15

3.3 Ti2AlC粉体试样的TEM分析16

4 结论19

致谢21

参考文献22

1绪论

1.1引言

本实验是研究真空烧结Ti2AlC粉体及其结构的分析，从而得到Ti2AlC的制备方法和其微观结构特征。Ti2AlC是TiC基金属陶瓷的一种，既是六方层状结构MAX相。MAX相的研究可追溯到20世纪60年代，Nowotny等人[1]首先发现了该类相的物质。它兼具了金属和陶瓷的优异性能：既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。Ti2AlC是MAX相中研究较为广泛的的一种金属陶瓷，现今已经应用到了许多领域。论文网

Ti2AlC粉体的制备方法是利用自蔓延高温合成(简称SHS)法制得了Ti2AlC粉体[2,3]。本实验采用真空烧结制备Ti2AlC粉体,在烧制得到粉体以后，我们对不同烧制条件的粉体分别进行XRD、SEM、TEM测试，从而得到该种方法制备高纯度Ti2AlC粉体最优方案，并确定微观结构与MAX相相符。

1.2金属陶瓷的种类

根据金属陶瓷中主要非金属相的种类, 金属陶瓷可分为五种类型: 氧化物基、碳化物基、碳氮化合物基、硼化物基和含有石墨或金刚石状碳的金属陶瓷。每一种金属陶瓷都各自的侧重优点。

氧化物基金属陶瓷以Al2O3基金属陶瓷[4,5,6,7]为代表，它可作为切削工具进行高速切割。另外，加入不同的金属组分，其性能也有相当大的差别。如：以Gr为金属成分，其机械强度高；以Fe为金属成分，则其陶瓷具有硬度高、耐磨、耐腐蚀及热稳定性高的特点。碳氮化合物基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷的基础上发展起来的，由于加入了各种碳化物添加剂, 并以Co - Ni为粘结剂,从而大大改善了金属陶瓷的综合性能。具有相对一般金属陶瓷的更高的强度、硬度及耐磨性。在高速下, Ti (C,N )基金属陶瓷比YT 14、 YT 15 合金的耐磨性高 5～ 8 倍, 比YC10 合金高 0.3～ 1.3 倍, 比涂层金属陶瓷高 0.5～ 3 倍[4]。硼化物基金属陶瓷的研究表明其具有高的导热性和高温稳定性，如：TiB2 在温度超过1100℃时其机械性能超过所有其它陶瓷材料[7]。在金属基体内加入从粗的碎片到细的粉末状金刚石组成的金属陶瓷, 可制造研磨、抛光、锯开、切割、修整和整形工具[7]。文献综述

1.3 .TiC基金属陶瓷

碳化物金属陶瓷以TiC基金属陶瓷为例，其加入不同的金属成分可以可以作为高温轴承、切削刀具、量具等等，应用及其广泛，在现阶段该种金属陶瓷的研究已经相当成熟了，大量的应用到了各行各业当中。 TiC—Ni基金属陶瓷问世于1929年，最初作为WC—Co系合金的代用材料，主要用于切削加工，由于脆性很大，其应用受到限制[8]。50年代为了研制喷气发动机的叶片用高温材料，发现TiC—Ni系金属陶瓷具有优良的高温力学性能和比重低的特点。但是，在烧结时由于镍不能完全润湿TiC，发生TiC颗粒聚集长大，导致材料的韧性很差，结果未达到作耐热材料使用的目的。1956年，Humenik等人[9,10]发现在TiC—Ni基金属陶瓷中添加钼之后，可改善镍对TiC的润湿性，并抑制了TiC晶粒的长大，使合金强度大大提高。这一发现是制造TiC基金属陶瓷的重大技术突破。随后，美国于1959年制成一个精加工用的TiO基合金牌号，并获得了专利。进入60年代，日本东芝、三菱和住友等公司也从事TiC基切削金属陶瓷的研制工作。1965年以后，更多的硬质合金厂积极从事TiC基金属陶瓷的研制工作[11]。进入70年代后，金属陶瓷的发展日新月异，品种牌号迅速增加，TiC基金属陶瓷从原来的基本组成TiC—Ni—Mo系发展成TiC～Ni—Mo—WC系等多种系列。成熟的产品有奥地利Metallwerk Plansee公司生产的WZ系列，英国Hard Metal Tools公司生产的HR系列，美国Kennametal公司生产的K系列和美国Firth Sterling公司生产的FS系列TiC基金属陶瓷等[12]。