机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的机理研究.pdf

第38卷 第lO期 稀有金属材料与工程 V01．38，No．10 2009正 10月 RAREMETALMATERIAI，SANDENGINEER矾_G OctObet2009 机械诱发自蔓延反应合成Ti3SiC2的机理研究 梁宝岩，韩欣，王明智 (燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北秦皇岛066004) 物。获得的粉体和块体产物中Ti3SiC2含量分别约为17．6％和58．2％(质量分数，下同)。本研究提出了一个机械诱发自 应与自蔓延高温烧结对合成产物中Ti，SiC：含量及显微形貌的影响。 关键词：机械诱发自蔓延反应；Ti3SiC2；反应机理 中图法分类号：TQl74．75+8．12文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2009)10．1727．04 根据XRD衍射峰的积分强度，采用公式18】可估算 Ti3SiC2材料具有金属和陶瓷的许多优点。Ti3SiC2 密度低、熔点高，具有良好的导电和导热性，具有优 出Ti3SiC2在产物中的质量分数。 良的抗氧化性和抗热震性，Ti3SiC2还具有可加工性， 2结果和讨论 通过机械加工容易制备精密的陶瓷器件。 2．1 粉体和合成块体的相分析 Ti3SiC2材料可通过多种烧结或热处理方法制备。 通过不同工艺，如自蔓延高温烧结11~7】、放电等离子烧 图1为3Ti／Si／2C混合粉末经机械合金化后得到的 结[8，9】和热处理【101，许多研究都讨论了反应合成粉体与块体产物的XRD图谱。粉体与块体产物由相 同的物相组成，但各物相衍射峰强度明显不同。粉体 Ti3SiC2的机理。多数研究者认为Ti3SiC2是从TiC与 Ti．Si液相中析出。文献[11】采用实时测温设备证明 3Ti／Si／2C粉体在机械合金化过程中发生了机械诱发它们的衍射峰强度要比TiC的弱得多。这表明粉体中 自蔓延反应，并可合成含有TiC和Ti3SiC2的混合粉体。 文献[12一14】也通过机械合金化制备了Ti3SiC2粉体。但 是机械诱发自蔓延合成Ti3SiC2的机理研究鲜有报道。然块体产物中Ti3SiC2的含量高于粉体产物，经计算， 本研究基于上述研究工作中合成Ti3SiC2的机制，粉体与块体产物含量约为17．6％和58．2％。块体产物 探讨了机械诱发自蔓延合成Ti3SiC2的反应机理。 1 实验 实验所用原料为Ti粉(含量99．36％，平均粒度 为80 ttm)，Si粉(含量99．6％，平均粒度为50¨m)， C粉(含量99．0％，平均粒度为50哪)。混合粉末 按3Ti／Si／2C的原子配比进行称量后，连同轴承钢球装 入不锈钢球磨罐中，并充满氩气保护，球磨在行星式 高能球磨机上进行。用D／MAX2500PC转靶X射线多 20／(。) 晶衍射仪对合成的粉末进行物相分析(采用CuKa辐 射)。用KYKY一2800型扫描电子显微镜(加速电压： 图1机械合金化产物的XRD图谱 30 XRD ofthe obtainedmechanical 4型能谱仪研究和分析 patternsproduct by kV)结合Kevex—Sig．malevel 材料的显微结构和微区成分。 alloying 收稿日期：2008．10．30 万方数据 ·1728· 稀有金属材料与工程 第38卷