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Ti3SiC2、Ti3AlC2三元相材料以其独特的结构,同时具备陶瓷和金属的优异性能:低密度,高熔点,良好的导电、导热性能,优异的抗氧化、抗热震性能,耐腐蚀,易于加工等。自蔓延烧结技术具有设备工艺简单,节能高效等优点。本研究将两者优势结合,利用自蔓延烧结技术制备3Ti-Si/Al-2C系结合剂超硬复合材料,并探讨复合材料的合成反应机理。研究结合剂起始原料、原料配比、磨料浓度对复合材料的相组成、显微结构、热力学反应过程、性能的影响。本研究以Ti/Si/C、Ti/TiC/Si、Ti/Al/C和Ti/TiC/Al为原料添加一定体积浓度的磨料自蔓延烧结制备3Ti-Si/Al-2C系超硬复合材料,通过XRD、SEM对复合材料进行物相分析和形貌分析。结果表明,以Ti、C为Ti源、C源更有利于三元相的自蔓延烧结合成;对于3Ti-Si-2C系超硬复合材料,添加过量Si对Ti3SiC2的合成并无积极促进作用,而添加少量Al粉则对其有促进作用;对于3Ti-Al-2C系超硬复合材料,提高Al含量有助于促进Ti3AlC2的合成及晶体发育;复合材料中磨料参与体系反应,实现磨料与结合剂的化学键合;磨料对体系反应的影响依赖于三元相的合成,体系反应越充分,则磨料对三元相的合成影响越小;反之,磨料则会抑制三元相的合成。通过热力学计算和DSC/TG分析,研究Ti3SiC2、Ti3AlC2材料的合成反应机制,以及磨料与结合剂界面反应机理。Ti3SiC2与Ti3AlC2的合成均为固-液反应,通过外部加热触发原料间的高放热反应,合成中间产物Ti-Si/Ti-Al化合物、TiC,前者在高温下熔融形成液相,与生成或原有的固相TiC反应合成三元相。金刚石能够直接参与体系反应,表面C元素与Ti反应形成TiC,TiC再和周围Ti-Si固溶体反应,自金刚石表面生长出层片状的三元相晶体。立方氮化硼则是与Ti、Al发生反应,在立方氮化硼与结合剂之间形成硼化物、氮化物的过渡层。对复合材料进行硬度、磨削测试,结果表明,提高复合材料中三元相含量有利于提高材料的硬度;结合剂自身具有良好的磨削性能,同时磨料与结合剂结合情况良好,适于磨削工作。通过SEM分析金刚石表面形貌,并测定单颗粒抗压强度,结果显示经过自蔓延烧结,金刚石受到较轻微的化学腐蚀,其单颗粒抗压强度有所降低,但金刚石无明显热损伤及石墨化现象,从而对复合材料的整体力学性能影响不大。