真空烧结Ti2AlC粉体及其结构分析(3)

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在TiC基金属陶瓷中采用的金属或合金有：Ni、Ni—Mo、Ni—Mo—Al、Ni—Cr、Ni—Co—Cr等各类合金钢。TiC—Co、TiC—Ni、TiC—cr等金属陶瓷可做成切削刀具、高温轴承、量具、模具等。由各类合金钢粘结的金属陶瓷，也被称为钢结硬质合金，问世于1955年。由于其介于工具钢和硬质合金之间的优异性能以及可加工和良好的热处理特性，作为一种新型工程材料，使它在制造业中越来越受到材料工作者的关注。钢结合金自出现以来的一个重要应用领域是用做模具材料。与传统工模具材料相比，可使工模具寿命大幅度提高，而且能胜任一般冶炼钢材无法胜任的大负荷模具，经济效益十分显著[13]。其性能可以用表1.2体现。

表1.2不同型号TiC基金属陶瓷性能指标：

TiC基金属陶瓷密度g/cm-3 硬度HRA 硬度HRC 抗弯强度/MPa

YN05 5.9 9.33 1000

YN10 6.3 9.25 1200

TH7 5.6 9.33 900

ST60 5.7~5.9 70.0 1400~1600

GT35 6.4~6.6 39~46（退火态）69~72（淬火态） 1400~1800

T1 6.6~6.8 44~48（退火态）68~72（淬火态） 1300~1500

TM60 6.2+0.05 59~61（烧结态）59~61（水韧态） 2100

1.4 Ti2AlC的结构及其试样的制备来!自~751论-文|网www.751com.cn

在早期，Nowotny等[14]以Ti/Al/C粉为原料,经真空烧结数百小时才成功制备了 Ti2AlC粉体并测定其基本结构。Ti2AlC为六方晶，空间群为P63/mmc,晶格参数为a=0.307 nm,c=1.769 nm。其晶格结构图如图1.1所示，Ti是紧密堆积的八面体层被一平面层Al原子所分隔,Ti八面体中心为碳原子,且每三层就有一层Al原子层,过渡金属原子Ti与C原子之间形成八面体,C原子位于八面体的中心,Ti原子和C原子之间的结合为强共价键赋予材料高熔点、高弹性模量,而Ti原子和Al族平面之间为弱结合,类似于石墨层间的范得华力弱键结合。使得材料具有层状结构和自润滑性,周延春等人[15]用从头计算法计算结果表明:Ti2AlC结构中同时包含有金属键、共价键和离子键。也正是由于在结构上的这些特点,使得Ti2AlC综合了金属和陶瓷的众多的优点。