【摘 要】
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Ti3AlC2和Ti3SiC2具有陶瓷和金属的优点,如像陶瓷一样难熔、抗氧化,能够在高温下保持强度;又与金属一样,是一种优良的电导体和热导体,易于加工,抗热震,在较高温度下具有塑性。Ti3AlC2和Ti3SiC2可以作为高温应用的结构陶瓷,以及受电弓滑板材料等。采用热压法制备了掺杂不同含量的多壁碳纳米管的CNTs/Ti3AlC2和CNTs/Ti3SiC2复合材料。研究不同烧结温度和保温时间对CNT
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Ti3AlC2和Ti3SiC2具有陶瓷和金属的优点,如像陶瓷一样难熔、抗氧化,能够在高温下保持强度;又与金属一样,是一种优良的电导体和热导体,易于加工,抗热震,在较高温度下具有塑性。Ti3AlC2和Ti3SiC2可以作为高温应用的结构陶瓷,以及受电弓滑板材料等。采用热压法制备了掺杂不同含量的多壁碳纳米管的CNTs/Ti3AlC2和CNTs/Ti3SiC2复合材料。研究不同烧结温度和保温时间对CNTs/Ti3AlC2和CNTs/Ti3SiC2复合材料显微结构、物相组成、硬度的影响。研究多壁碳纳米管含量对CNTs/Ti3AlC2和CNTs/Ti3SiC2复合陶瓷材料物相组成、显微结构、抗热震性、耐磨性的影响。实验结果表明:按照摩尔比Ti C:Ti:Al=2:1:1（CNTs的含量为2wt.%）混合,保温时间为30min,烧结温度为1400℃时,可以获得实验条件下性能最好的Ti3AlC2-2%CNTs复合材料。按照摩尔比Ti C:Ti:Si=2:1:1（CNTs的含量为2wt.%）混合,烧结温度为1400℃,保温时间为60min时,可以获得实验条件下性能最好的Ti3SiC2-2%CNTs复合材料。对CNTs/Ti3AlC2复合陶瓷的物相组成、显微结构、抗热震性、耐磨性等性能进行研究,结果表明Ti3AlC2-3%CNTs复合材料的硬度和抗热震循环次数分别为560.72HV和87次,相比于Ti3AlC2-0%CNTs块体材料硬度提高了38%且抗热震循环次数提高了17次。Ti3AlC2-3%CNTs复合材料的耐磨性最好,磨损率和磨损系数分别为7.33×10-4mm~3/（N·m）和0.36。对CNTs/Ti3SiC2复合陶瓷的物相组成、显微结构、抗热震性、耐磨性等性能进行研究,结果表明Ti3SiC2-4%CNTs复合材料的硬度,抗热震循环次数分别为588.2HV和85次,相比于Ti3SiC2-0%CNTs块体材料同理分别提高了37%和45次,Ti3SiC2-4%CNTs复合材料的耐磨性最好,磨损率和磨损系数分别为1.09×10-3mm~3/（N·m）和0.53。继续添加碳纳米管,部分碳纳米管发生团聚,复合材料的力学性能开始下降观察碳纳米管-陶瓷复合材料的断口形貌,发现当加入4wt.%含量的CNTs时,碳纳米管在某些晶界处的存在会影响裂纹的传播,出现撕裂的边缘,形成了穿晶体断裂形貌。
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