Ti₃AlC₂是一种新型的结构陶瓷材料，由于其兼具了金属和陶瓷材料的诸多优异性能而成为材料研究人员研究的焦点。它像金属材料一样，在常温下，有很好的导热性能和导电性能，相对较低的Vickers硬度和较高的弹性模量，在常温下有延展性；同时，它具有陶瓷材料的性能，有高的屈服强度、高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能，在高温下能保持高强度。更为重要的是，它不同于传统碳化物陶瓷，可以像金属一样，用传统的加工方式进行加工，并且具有比MoS₂和石墨更低的超低摩擦系数和优良的自润滑性能。这些优异的性能使其成为新材料研究中的重要对象。然而，由于其硬度低以及较低的抗蠕变强度，极大地限制了Ti₃AlC₂作为高温结构材料的应用。在基体材料中引入第二相是一种提高材料性能的方法。Al₂O₃是一类具有许多优良的性能的陶瓷，如高熔点、高硬度、化学稳定性好、抗腐蚀性好、具有刚度、耐磨性好、导电导热等特性。更为重要的是，Al₂O₃与Ti₃AlC₂的热膨胀系数很接近，因此，在Ti₃AlC₂基体中引入Al₂O₃来改善Ti₃AlC₂材料的硬度和强度，从而制备Ti₃AlC₂／Al₂O₃复合材料。本文采用原位技术结合放电等离子以及热压烧结工艺合成Ti₃AlC₂／Al₂O₃复合材料，在Ti₃AlC₂／Al₂O₃复合材料的合成过程中，添加Si作为合成助剂，在1250℃下和1400℃下生成5-25vol．％不同体积含量的Al₂O₃，分别采用放电等离子和热压烧结工艺合成了Ti₃AlC₂／Al₂O₃块体材料。通过比较分析烧结样品的XRD图谱可以看出，SPS烧结杂质相较多，热压烧结可以得到较纯的Ti₃AlC₂／Al₂O₃复合材料。因此本实验采用热压工艺制度烧结。研究结果表明：（1）采用原位技术结合热压烧结方法在1400℃下，30MPa压力和保温2h下烧结，可以得到相对密度达99％以上的致密块体Ti₃AlC₂／Al₂O₃材料；试样的主晶相为Ti₃AlC₂和Al₂O₃两相，存在少量的TiC杂质相。（2）SEM分析发现：Ti₃AlC₂晶体发育良好，晶体为层状结构，Al₂O₃颗粒随机分散在Ti₃AlC₂基体相中，晶粒发育较完善，分布也较均匀；随着Al₂O₃的含量增加，层状晶粒的生长受到进一步的抑制，晶粒尺寸明显变小，且有少量Al₂O₃颗粒开始团聚。研究了Ti₃AlC₂／Al₂O₃复合材料的物理性能，常温化学腐蚀能力以及循环氧化行为。在Ti₃AlC₂中添加Al₂O₃能大幅度提高材料性能，Ti₃AlC₂／25vol．％Al₂O₃复合材料的Vickers硬度达到8．7GPa，当Al₂O₃的体积含量为10％时，抗弯强度为461．10MPa，断裂韧性为6．20MPa·m^1／2。随着Al₂O₃体积比含量增加，烧结样品的电导率呈下降趋势，从3．05×10⁶S·m^-1降低到2．68×10⁶S·m^-1；研究了复合材料在酸碱盐中的腐蚀行为，材料在HNO₃中的腐蚀率最大。Ti₃AlC₂／Al₂O_O3复合材料在800℃-1000℃空气中的循环氧化行为表明，在空气中循环氧化30次符合抛物线规律。氧化抛物线速率常数分别为1．10×10^-11kg²·m^-4·s^-1，3．70×10^-10kg²·m^-4s^-1，6．69×10^-10kg²·m^-4·s^-1。氧化试样的表面形成致密牢固的氧化层，氧化层的主要成分是α-Al₂O₃和TiO₂（金红石）。随着温度的升高和时间的延长，氧化产物中α-Al₂O₃的含量的增加。氧化过程由Al³⁺，Ti⁴⁺的向外扩散和O^2-的向内扩散组成。