Ta2ALC陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、近來，一族三元層狀結構陶瓷Mn+1AXn因為它獨特的性能而得到了材料學家和物理學家的廣泛關注，其中M是過渡族金屬元素，A是ⅢA或ⅣA族元素，X是C和/或N，n=1，2，3。作為其中最近才發(fā)現的一種新化合物，Ta2AlC作為H相的典型代表，兼具陶瓷和金屬的優(yōu)點。在常溫下，有很好的導熱性能和導電性能，有較低的Vickers顯微硬度和較高的彈性模量和剪切模量，像金屬一樣可進行機械加工，并在較高溫度下具有塑性；同時它又具有陶瓷的性能，有較高的屈

2、服強度、高熔點、高熱穩(wěn)定性和良好的抗氧化性能。因此，Ta2AlC是一種潛在的有廣泛應用前景的結構/功能一體化新型陶瓷材料。因此，在本研究中，探索Ta2AlC合成，并得到了制備高純度塊體Ta2AlC的簡便制備方法。同時，對制備材料的顯微結構，力學性能，電和熱性能，以及腐蝕性能進行研究。
　　 以Ta粉、Tac粉、Al粉為原料，采用熱壓工藝合成Ta2AlC塊體材料。通過對不同溫度下合成試樣的XRD分析，探討了Ta2AlC合成可能存在

3、的反應路徑，并結合掃描電子顯微鏡(SEM)觀察合成試樣的顯微結構。研究結果表明，TaC和Ta-Al金屬間化合物是熱壓工藝合成Ta2AlC的中間產物。Ta2AlC由Ta2C和Al或Tac和Ta-Al間金屬化合物在1450℃到1500℃間反應合成，當溫度上升到1550℃，試樣中出現了大量的Ta4AlC3。
　　 研究了材料的Ta2AlC部分力學性能和電性能，熱性能。材料的維氏硬度為5.3GPa，抗壓強度，彎曲強度，斷裂韌性分別為74

4、8 MPa，402MPa，6.9 MPa·m1/2。低硬度和抗破壞能力保證了陶瓷中很少見的可加工性。Ta2AlC的常溫熱導率和常溫熱容，分別為31.3 W/m·K.和84.5J/(mol·K)，從25℃到1100℃平均熱膨脹系數8.1×10-6K-1，具有典型的金屬導體特征。
　　 通過靜態(tài)腐蝕實驗和電化學手段分析了Ta2AlC在各種酸堿溶液中的腐蝕行為。Ta2AlC在各種酸堿溶液中表現出了良好的抗腐蝕性，浸泡150天后幾乎沒有