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织构化Ti_2SnC陶瓷的制备及导电性能研究

作　者: 李青阳
导　师: 李世波
学　校: 北京交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: Ti2SnC 模板晶粒 流延法 织构化陶瓷 电导率
分类号: TQ174.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


新型陶瓷材料Ti2SnC具有较高的电导率、良好的可加工、自润滑性和耐腐蚀等优良性能,已成为国内外研究的热点。Ti2SnC的六方晶结构决定了其性能各向异性特征,但目前制备的Ti2SnC多晶材料由于颗粒的随机分布,使材料表现出各向同性,在某一晶向的优良性能无法表现出来。本论文采用模板晶粒定向生长方法来探讨制备织构化Ti2SnC材料,从而研究其导电性能的各向异性。本论文的主要研究内容包括:①Ti2SnC模板晶粒的制备;②Ti2SnC模板晶粒定向技术;③烧结工艺;④织构化Ti2SnC陶瓷的导电性能研究。Ti、Sn和C三种粉料按摩尔比Ti:Sn:C=2:1.1:1配料（标记为2Ti/1.1Sn/C混合粉）,其中C为以玛瑙球为介质,在250转/分钟条件下球磨4小时的活性炭。混合后的粉料在1200℃煅烧2h,合成了Ti2SnC粉体。将上述粉体经热盐酸处理并结合超声振动分散6小时后,得到了片状Ti2SnC模板晶粒,晶粒尺寸小于10μm,厚度小于1μm。分别将15%、25%、35%和45%重量比的Ti2SnC模板晶粒加入到2Ti/1.1Sn/C混合粉中,并添加相当于粉料质量的70%的蒸馏水和1%质量比的羟丙基甲基纤维素为粘结剂,制备流延浆料。流延工艺在自制的刮膜机上进行,得到厚度为0.8mm的素坯片,将坯体剪切叠加,经过脱脂,在1200℃,30MPa压力,保温2h的条件下热压烧结得到织构化Ti2SnC块体材料。利用扫描电镜和X-射线衍射技术对材料进行表征。XRD衍射结果表明,添加35%晶种的织构化Ti2SnC的取向度最高,Lotgering因子f=47.6%。利用扫描电镜对其微观结构进行了观察,显示Ti2SnC模板晶粒沿流延方向排列并长大,形成了织构化微观组织。添加35%晶种的织构化Ti2SnC材料的致密度高达98.4%,导电率为3.69×106Ω-1·m-1,是无织构化Ti2SnC材料导电率1.74×106Ω-1·m-1的两倍。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
序  9-12
1 引言  12-20
  1.1 Ti_2SnC的结构和性能  12-13
  1.2 Ti_2SnC的应用前景  13-14
  1.3 Ti_2SnC的研究现状  14-15
  1.4 本研究的意义  15
  1.5 陶瓷织构化工艺的概述  15-17
  1.6 本论文研究的主要内容  17-18
  1.7 本研究中所涉及的实验方法  18-20
    1.7.1 材料相组成的测试与分析  18
    1.7.2 扫描电子显微镜分析  18
    1.7.3 体积密度  18
    1.7.4 电导率  18-19
    1.7.5 取向度的计算  19-20
2 Ti_2SnC模板晶粒和基体粉的制备  20-26
  2.1 实验方法  20-22
    2.1.1 采用Ti,Sn和C粉合成Ti_2SnC  20
    2.1.2 热盐酸溶液处Ti_2SnC块  20-22
    2.1.3 采用Ti/Sn/C粉末制备基体粉  22
  2.2 结果与讨论  22-25
    2.2.1 对热盐酸处理前Ti_2SnC块体的分析  22-24
    2.2.2 对热盐酸处理后Ti_2SnC块体的分析  24-25
  2.3 小结  25-26
3 Ti_2SnC模板晶粒的定向工艺  26-31
  3.1 自制刮膜设备  26-28
    3.1.1 流延法使模板晶粒定向原理  26-27
    3.1.2 刮膜设备示意图  27-28
  3.2 流延工艺过程展示与定向效果检验  28-31
    3.2.1 实验方法  28-30
    3.2.2 结果与分析  30-31
4 素坯的制备与烧结  31-39
  4.1 素坯的制备  31
    4.1.1 实验方法  31
  4.2 烧结工艺  31-32
  4.3 对比实验  32-33
  4.4 实验分析  33-38
    4.4.1 结果与分析  33-38
  4.5 小结  38-39
5 织构化Ti_2SnC陶瓷的性能研究  39-42
  5.1 致密度的测定  39-40
  5.2 织构化Ti_2SnC陶瓷导电性能的研究  40-41
  5.3 小结  41-42
6 织构化Ti_2SnC陶瓷微观形貌与模板晶粒长大机制探讨  42-48
  6.1 织构化Ti_2SnC陶瓷微观形貌分析  42-45
  6.2 模板晶粒长大机制探讨  45-48
7 结论  48-49
参考文献  49-51
索引  51-52
作者简历  52-54
学位论文数据集  54

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 陶瓷制品 > 工业用陶瓷
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