Ti-,3-SiC-,2--SiC復(fù)合材料高溫氧化機(jī)理研究.pdf

1、本文采用熱等靜壓原位合成技術(shù)，以TH2、SiC和石墨粉為原料，制備了不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料，為擴(kuò)展Ti3SiC2的應(yīng)用提供了新的思路。Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料中SiC含量的最高體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了64vol．％。密度測(cè)試可知復(fù)合材料的相對(duì)密度都達(dá)到99％左右。性能分析表明，Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料具有良好的綜合性能尤其是高溫抗氧化性能，能夠作為高溫結(jié)構(gòu)材料。 通過X射線衍射分析、光學(xué)顯微觀察，分析了

2、Ti3SiC2及Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料的物相組成、晶粒大小及形貌。結(jié)果表明：Ti3SiC2陶瓷主要存在Ti3SiC2和少量TiC相，Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料主要存在Ti3SiC2、SiC相和少量的TiC相。 熱重(TG)實(shí)驗(yàn)研究不同溫度制度下材料在空氣氣氛的氧化行為。通過分析對(duì)應(yīng)溫度制度下的氧化增重曲線，其結(jié)果表明：Ti3SiC2陶瓷在1100℃以下具有優(yōu)異的抗氧化性，但高于1100℃，材料的抗氧化性能降低。Ti3

3、SiC2/SiC材料的高溫氧化動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線或拋物線-近似直線氧化規(guī)律，隨著溫度的升高，氧化拋物線速率常數(shù)增大。對(duì)比不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料在1100℃下氧化40h的氧化行為，復(fù)合材料的單位面積氧化增重值隨SiC含量的增加而減小，其抗氧化性能明顯優(yōu)于純Ti3SiC2陶瓷。 7mol含量SiC(64vol．％)的Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料在更高溫度下(1400℃)長(zhǎng)時(shí)間恒溫氧化下顯示出不同的氧化規(guī)律

4、，其氧化增重更低，氧化拋物線速率常數(shù)比在1200℃氧化下低一個(gè)數(shù)量級(jí)，復(fù)合材料在1400℃下的抗氧化性能明顯優(yōu)于在1200℃下。SiC(64vol％)的引入顯著提高了Ti3SiC2/SiC材料的抗氧化能力。 XRD及SEM-EDS分析顯示，Ti3SiC2/SiC復(fù)合材料的氧化膜由外層金紅石型TiO2和非晶態(tài)SiO2組成，過渡層為TiO2與SiO2混合物。隨著SiC的增加，特別是在SiC量達(dá)到7mol時(shí)，SiC氧化生成更多的非晶