放电等离子合成Ti_4AlN_3块体的相形成及显微结构

摘要

采用放电等离子烧结和热处理工艺制备相对密度为99.6%的Ti4AlN3块体材料。用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱仪等分析测试手段研究Ti4AlN3的相形成及显微结构。结果表明:在900℃以下,Ti和Al反应生成金属间化合物TiAl3;在900～1 200℃,TiAl3和TiN反应生成Ti2AlN;在1 200～1 300℃,TiN和Ti2AlN反应生成Ti4AlN3,延长保温时间有利于Ti4AlN3相形成;1 300℃热处理4 h可得到致密Ti4AlN3材料,且晶粒发育完全,为长约10～15μm、宽约2～5μm的板状晶;样品的Vichers硬度为2.7 GPa,抗弯强度为350 MPa,断裂韧性为6.2 MPa·m1/2,常温电导率为4.7×105 S/m。