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近来，一族三元层状结构陶瓷Mn+1AXn因为它独特的性能而得到了材料学家和物理学家的广泛关注，其中M是过渡族金属元素，A是ⅢA或ⅣA族元素，X是C和／或N，n=1，2，3。作为其中最近才发现的一种新化合物，与另两种三元化合物Ti3SiC2和Ti2AlC相比，对Ti3AlC2得到的研究要少的多。Ti3AlC2属六方晶系，空间点群为P63／mmc。与其他三元层状化合物类似，Ti3AlC2兼具有金属和陶瓷的特性。与金属一样，Ti3AlC2具有良好的导电导热性，它相对较软，能在没有润滑和冷却的条件下用高速钢刀具加工。和陶瓷相似，Ti3AlC2具有高弹性模量和优秀的高温力学性能。同时它还具有良好的抗热振性，抗破坏能力和优异的耐化学腐蚀性。迄今为止，研究者采用的各种方法对Ti3AlC2的合成进行了研究，如高温自蔓延合成（SHS），热等静压（HIP），热压（HP）和放电等离子烧结（SPS）等。但得到的产物中通常含有大量的杂质，如TiC，Ti2AlC等。因此，在本研究中，探索性地研究了Ti3AlC2合成，并得到了制备高纯度块体Ti3AlC2的简便制备方法。同时，对制备材料的显微结构，力学性能，电和热性能，以及高温氧化性能进行了研究。 在1300～1500℃，30 MPa压力，Ar保护气氛下，热压摩尔比为n（TiC）：n（Ti）：n（Al）：n（Si）=2：1：（1.0～1.1）：（0.2～0.1）的混合粉末可以得到单相致密的Ti3AlC2块体材料。掺加的Si弥散分布在Ti3AlC2基体中，形成置换固溶体。电子探针（EPMA）分析表明，1300℃热压Si掺量为0.2的混合粉末2h所得到的试样可以用化学式Ti2.83Al)0.78Si0.22C2表示。热压Ti3AlC2的过程是一个溶解-析出过程。以TiC代替元素粉末为原料，可以减小元素粉末反应时的大量放热，减小产物Al／Si的挥发，从而减少产物中TiC的含量。掺加的Si可抑制Ti2AlC的形核，促进Ti3AlC2的合成。k值法研究确定了TiC含量与XRD衍射峰相对强度的关系。 在第三章中，研究了Ti3（Al／Si）C2固溶体材料的部分力学性能和电性能，热性能。晶粒尺寸为16～22 μm的Ti3（Al／Si）C2材料的抗压强度，弯曲强度，断裂韧性和Vickers硬度分别为785 MPa，350 MPa，5.3 MPa·m1/2 武汉理工大学硕士学位论文，巴里曰想巴巴曰曰曰口巴巴曰巴曰和3.54 .6 GPa。低硬度和抗破坏能力保证了陶瓷中很少见的可加工性。同时，Ti3（AUsi）CZ具有良好的导电导热性能，25”c和800“C的电阻率分别为3.24xlo’7和l.02xlo芍。·m，相应的电导率分别为3.09、1065·m-，和9.80x10s s.m-，。电阻率随温度升高而变大，具有典型的金属导体特征，计算的电阻温度系数为2.80xlo一3K一，。热膨胀系数（T EC）为8.71xlo石K-’。因为石声iq与石3Alq的结构相同，性能相近，固溶的Si对材料的性能只有很小的影响。 在第四章中，通过氧化增重实验（T GA），X射线衍射（XRD），扫描电晶（s EM）和能谱分析（E DS）对制备材料的高温氧化行为进行了研究。Ti3AICZ在900一1 300“C的空气中恒温氧化20h和在1 100一1300“C空气中循环氧化30次都符合抛物线规律。计算的氧化活化能为136.45 kJ/mol。氧化试样中的制备缺陷和杂质相TIC使氧化增重上升。氧化试样表面形成的由大量a一A12O3和少量和/或A12下氏组成的氧化膜是材料具有优异的抗高温氧化性能。总的说来，氧化过程由A13+，Ti4+的向外扩散和02-的向内扩散组成。A13+和Ti4+的快速扩散，会使氧化层与基体交界处形成由气孔，裂纹等组成的缺陷层。这种缺陷层通常会阻碍Ti4+和A13+向外扩散，但不能阻止o向内扩散。c将在基体和氧化层界面处被氧化为CO，并最终在氧化层和空气界面被氧化成coZ，这种氧化行为使试样表面可形成连续的a一A12o3o