热处理对SHS/PHIP制备Ti2AlC组织结构与性能的影响

摘要

以Ti∶Al∶C摩尔比为2∶1∶1、2∶1.05∶1和2∶1.1∶1的Ti粉、Al粉和炭黑粉为原材料,利用自蔓延准热等静压(SHS/PHIP)技术,制备三元纳米层状Ti2AlC陶瓷材料.将制备的不同Ti2AlC陶瓷材料在1400℃的Ar气氛下热处理60 min,研究热处理对SHS/PHIP制备Ti2AlC陶瓷材料组织结构与性能的影响.结果表明,采用摩尔比2∶1∶1、2∶1.05∶1和2∶1.1∶1原材料制备的Ti2AlC陶瓷材料均具有较高的纯度,其中摩尔比为2∶1.05∶1时Ti2AlC纯度最高,热处理可以明显提高Ti2AlC陶瓷材料纯度.热处理有利于各个元素的在高温下的扩散,促使局部非化学计量比的物质扩散均匀,并进一步参与反应,从而促进高纯度Ti2AlC陶瓷的合成.热处理后Ti2AlC陶瓷的晶粒会长大,但组织致密、均匀,力学性能得到明显的提高.热处理后高纯Ti2AlC陶瓷的密度、硬度、弯曲强度、压缩强度和断裂韧性分别为4.03±0.04g/cm3、3.1±0.3 GPa、291±26 MPa、707 MPa、6.6+0.4 MPa-m1/2.