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1、Ti3SiC2層狀復合材料分步法制備MoS2/Ti3SiC2層狀復合材料梅方勝,梅炳初,周衛(wèi)兵,智廣林(武漢理工大學材料復合新技術國家重點實驗室,.湖北武漢430070)摘要:研究了采用分步法制備MoSyTi~SiC:層狀復合材料的工藝,其制備過程分2步進行.首先制備Ti3SiC:高純粉,再在1400qC,30MPa條件下熱壓燒結制備MoSyTi3SiC:層狀復合材料.其MoS:含量分別為2%,4%,6%,8%(/%).用XRD分析比較4種不同MoS2含量的燒結試樣的相組成,并測試維氏硬度和電導率.實驗結果表明,當M0S含量為4%時,M0SyTi3SiC:燒結試樣的硬度達到7.83GPa,且
2、電導率達到10.05xlOS?m～.MoS:含量再增加時,燒結試樣的硬度有所增大,但電導率有所下降.關鍵詞:Mos2廠I'iiC;層狀;熱壓燒結;性能中圖法分類號:TG146.2+3文獻標識碼:A文章編號:1008—5939(2007)08—030—051引言自從1967年美國科學家Jeitscko和NewotnyO~'~實驗室用氣態(tài)Till,,Si和石墨在2000oC進行化學反應首先合成了極少量的TiSiC薄膜之后,材料科學家開始探索兼有金屬和陶瓷性質的高溫材料,終于在Ti-Si—C系統(tǒng)中找到一種碳硅化鈦(TiSiC)【21.碳硅化鈦(Ti3SiC2,TitaniumSiliconCarb
3、ide)是一種綜合陶瓷材料,具有耐高溫,抗氧化,高強度,又具有金屬材料的導電,導熱,可加工性等[3--6].20世紀8O年代,由于纖維,晶須等增強劑的迅速發(fā)展和航空高推重比發(fā)動機的要求,陶瓷基復合材料成為研究熱點.三元化合物TiSiC受到了材料研究者的高度重視.TiSiC既有金屬的特性,在常溫下有很好的導熱,導電性能,相對較低的維氏硬度和較高的彈性模量,在常溫下有延展性,可以像金屬一樣進行加工,在高溫下還具有塑性;同時,它又具有陶瓷材料的性能,即高屈服強度,高熔點,高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能,在高溫下能保持高強度[7-13].然而,由于其低硬度限制了Ti3SiC作為高溫材料的應用.在TiS
4、iC基體中引入二相粒子是一種有效的改善其性能的方法.有學者研究了㈣在Ti3Sic中引入A1O顆粒,結果表明,其硬度和強度均有較大提高.二硫化鉬(MoSz)是一種良好的固體潤滑劑,具有層狀結構,六方晶系[1516],理論密度為4.8m,,熔點為1185℃,熱膨脹系數(shù)為10.7xlO-6℃一1.由于MoS,有許多優(yōu)良的性能,如較高硬度,很好的導電率等,因而將其作為二相粒子引入g1]TiSiC中強化其性能,同其它陶瓷材料相比,MoS使得基體材料的硬度,電導率都有較大的提高.同時,由于TiSiC和MoS都屬于六方晶系,它們的熱膨脹系數(shù)很接近,有利于制備MoS/Ti,SiC層狀復合材料.本實驗采用熱壓
5、燒結法(HotPressSintering,HP)制備MoS/Ti~iC層狀復合材料,并研究了制備的復合材料的相組成,硬度和導電性能.2實驗2.1原料實驗所采用的原料特征如表1所示.其中:Ti粉,si粉,Al粉由北京有色金屬研究總院提供;收稿日期:2007—06—21作者簡介:梅方勝,男,1983年生,碩士研究生,武漢理工大學材料復合新技術國家重點實驗室,湖北武漢430070,電話:013477095925,E—mail:mfs_sheng@126.com一——一TiC粉購自株洲硬質合金廠,MoS粉由上海國藥集團化學試劑有限公司提供.原料的顆粒粒徑分布經超聲波分散由ViCDM圖象分析儀分析得
6、出.表1原料粉體的特征Table1Characterlsticesofrawmaterials2.2實驗方法本實驗采用分步法制備MoS2/Ti,SiC層狀復合材料.其基本步驟是:首先將Ti粉,TiC粉,Si粉,Al粉按摩爾比l:2:1:0.2球磨混合,混合不少于24h,然后干壓成40mmx40mmx20mm的方塊體,在1400oC氬氣中無壓合成;將MoS按質量分數(shù)分別為2%,4%,6%,8%混料,裝模,然后在氬氣保護下1400oC熱壓燒結,燒結壓力30MPa,升溫速率為1185oC之前5cc/min,1185oC之后60oC/min,保溫2h,然后隨爐冷卻,所得的樣品為10mm的圓片.熱壓燒
7、結裝置如圖1所示.圖1熱壓系統(tǒng)結構示意圖Fig.1SchematicdiagramoftheHPsystem:(1)pressingstemofhydraulicmachine,(2)graphitepressingstem,(3)diearrangement,(4)heater,(5)heatpressingmaterial,(6)heatinsulatingmaterialoffurnacebody,(7
