V2AlC和Cr2AlC陶瓷的放電等離子燒結(jié)與性能表征.pdf

1、三元層狀可加工陶瓷Mn+1AXn（n=1、2、3，其中M是過(guò)渡金屬，A是主族元素，X是C或者N元素）結(jié)合了金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，具有低密度、高強(qiáng)度和模量、良好的抗氧化和抗腐蝕性能、優(yōu)良的損傷容限、抗熱震性、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、優(yōu)異的可加工性，使其具有很廣闊的應(yīng)用前景，近期研究表明，MAX相在核應(yīng)用方面具有很好的應(yīng)用潛力。因此，制備出可用于熔鹽腐蝕和離子、中子輻照實(shí)驗(yàn)的單相塊體MAX相材料是很有必要的。我們選取V-Al-C系和Cr-Al-C

2、系211相作為目標(biāo)，并研究M元素對(duì)熔鹽腐蝕及離子中子輻照的影響。
　　 本文開(kāi)展了放電等離子燒結(jié)制備V2AlC和Cr2AlC陶瓷的研究工作。研究了原料組分、模具尺寸和燒結(jié)溫度等燒結(jié)工藝對(duì)制備這兩種陶瓷的影響，討論了兩種陶瓷生成的反應(yīng)路徑。采用X射線衍射，掃描電子顯微鏡(SEM)等方法進(jìn)行了對(duì)物相和元素組成分析，并研究了V2AlC塊體的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和比熱容隨溫度的變化趨勢(shì)。
　　 以V粉，Al粉和石墨粉為原料，在模具尺寸

3、為Φ=20mm，在原料摩爾比為V∶Al∶C=2∶1.2∶0.9，燒結(jié)溫度為1500℃，燒結(jié)壓強(qiáng)為16MPa時(shí);模具尺寸為Φ=80mm，原料摩爾比為V∶Al∶C=2∶1.1∶1，燒結(jié)溫度為1500℃，燒結(jié)壓強(qiáng)為30MPa這兩種條件下，成功地用放電等離子燒結(jié)法制備出了純相致密的V2AlC陶瓷。以Cr粉，Al粉和石墨粉為原料，在模具尺寸為Φ=80mm，原料摩爾比為Cr∶Al∶C=2∶1.1∶1，燒結(jié)溫度為1350℃，燒結(jié)壓強(qiáng)為30MPa的條件

4、下成功地用放電等離子燒結(jié)法制備出了純相致密的Cr2AlC陶瓷。
　　 放電等離子燒結(jié)具有活化反應(yīng)物的作用，可以有效地降低陶瓷的合成溫度和合成時(shí)間，使V2AlC陶瓷和Cr2AlC陶瓷的反應(yīng)路徑不同于熱壓法，并且具有細(xì)化晶粒的作用，使晶粒尺寸得到很大程度的細(xì)化。在燒結(jié)制備過(guò)程中過(guò)量的Al有助于單相V2AlC陶瓷和Cr2AlC陶瓷的生成。
　　 本文首次研究了V2AlC陶瓷在300～700K的高溫區(qū)間內(nèi)，電阻率隨著溫度的變化趨

5、勢(shì)，結(jié)果表明電阻率隨著溫度升高基本呈線性增加;在室溫到900℃的溫度區(qū)間內(nèi)，熱導(dǎo)率隨著溫度的升高，呈現(xiàn)先略微降低后突然升高的趨勢(shì);比熱容隨著溫度的升高，呈現(xiàn)先緩慢增長(zhǎng)后突然升高的趨勢(shì)。而雜質(zhì)VC的存在，阻礙了電子的傳導(dǎo)，使電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和比熱容有所減小。
　　 本文首次對(duì)Cr2AlC和V2AlC陶瓷的離子輻照行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)離子輻照后，樣品的成分未發(fā)生變化，樣品的晶體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生了變化;樣品的表面形貌變得粗糙;樣品