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Ti3AlC2以其优异的性能成为近年来国内外材料学者研究热点。它既具有金属的性能:有很好导热性能和导电性能,有较低的Vickers硬度,像金属一样可进行机械加工;同时又具有陶瓷的性能:高熔点,高热稳定性和良好的抗氧化性能。这些优异性能使其具有广阔的应用前景。因此我们对用自蔓延高温合成方法制备单相Ti3AlC2及反应机理进行了研究,来得到高纯度Ti3AlC2。本文采用自蔓延高温合成(SHS)工艺,以Ti粉、Al粉和C粉单质为原料,研究工艺参数(球磨参数、压坯压力、原料配比)对合成Ti3AlC2的影响,寻找合成Ti3AlC2的最佳制备工艺。研究结果表明,当以元素单质粉为原料时,按Ti:Al:C=2:2:1摩尔比进行配比,球料比为15:1,球磨转速120转/分钟,混料时间为4-5小时,在氩气保护的条件下进行球磨混料,在150MPa的压力压制成坯的实验参数下,Ti3AlC2的晶体发育良好,纯度很高。采用燃烧波淬熄法成功淬熄了Ti3AlC2。结合X-射线衍射、扫描电镜和能谱仪、差示扫描热分析(DSC)研究淬熄试样相组成及结构转变过程,探讨反应机理。提出自蔓延高温合成Ti3AlC2的反应机制:固相扩散-溶解-析出-熔化-包晶机制来描述:温度较低时,Al和Ti均为固态,反应通过Al和Ti扩散反应生成Al3Ti。随温度升高,以Al熔化为先导,一方面随Ti和C向Al熔液中溶解,导致Al3Ti化合物的析出;另一方面C和Al向Ti颗粒的扩散,导致大量的TiC析出。当温度超过Al3Ti熔点后,Al3Ti熔化,最终Al3Ti和TiC发生包晶反应而生成Ti3AlC2,在冷却的过程中Ti3AlC2从Ti-Al-C溶液中析出。针对自蔓延高温合成Ti3AlC2固相扩散-溶解-析出-熔化-包晶机制建立了反应模型,反映出了自蔓延高温合成Ti3AlC2的结构转变过程。