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三元层状碳化物Cr2Al C因特殊的层状结构而具有陶瓷和金属优良的综合性能,如良好的导电和导热性、可加工性、良好的耐高温性和热稳定性。然而,合成温度高及产物纯度低限制了其作为结构材料的广泛应用。为能够在较低温度下得到高纯度的Cr2Al C陶瓷材料,本论文分别采用熔盐法和高能球磨辅助真空烧结法进行Cr2Al C陶瓷材料的合成研究。本文以Cr-Al-C和Cr3C2-Cr-Al为反应体系,采用熔盐法(KCl盐作为熔剂)和高能球磨辅助真空热处理技术合成Cr2Al C材料。通过差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射分析(XRD)和扫描电镜显微镜分析(SEM)等测试技术探讨了两个体系合成Cr2Al C粉体的反应机理。研究了Al和熔盐含量、烧结温度和保温时间等参数对合成的Cr2Al C的物相组成、颗粒尺寸和微观形貌的影响,并确定了合成Cr2Al C材料的最佳工艺。同时,对高能球磨粉体经热压烧结后制备的Cr2Al C块体力学性能进行了研究。熔盐法制备Cr2Al C粉体的合成结果表明:以KCl作为熔剂,在1250℃的烧结温度下保温60 min,能成功合成Cr2Al C粉体;当碳化铬代替碳粉引入碳源可合成高纯度的Cr2Al C粉体。Cr2Al C合成过程总结为:Al与Cr反应首先生成Cr-Al间金属化合物,并逐步转化为Cr2Al相,Cr2Al相进而与其他原料反应合成Cr2Al C。高能球磨辅助真空烧结制备Cr2Al C结果表明:高能球磨促进粉体颗粒细化,且活性增大,致使后续烧结合成Cr2Al C块体材料的反应时间和合成温度降低。将高能球磨和熔盐法相结合可在1050℃合成高纯度Cr2Al C粉体;高能球磨辅助热压烧结获得的块体材料具有良好的力学性能,其硬度、弯曲强度和断裂韧性与直接热压烧结块体相比分别提高了约32.65%、15.57%和6.11%。二维层状材料MXenes因具有类石墨烯结构而受到广泛关注。本文分别采用HF、HNO3和Na OH溶液采取磁力搅拌和水热反应两种方式,对Cr2Al C和Ti3Al C2粉体进行腐蚀剥离,为二维层状材料MXenes的制备进行了初步探索。腐蚀结果表明:采用40%HF常温腐蚀8 h,可有效溶解Ti3Al C2颗粒中的Al层,且Ti3C2层稳定存在。升高腐蚀温度,Ti3C2层厚度逐渐变小,部分层状出现断裂,且在层表面有纳米晶粒生成。常温下对Cr2Al C粉体进行腐蚀,HF浓度不易掌握,浓度较低难以腐蚀剥离掉Al层,而浓度稍高时又会同时腐蚀溶解掉Cr-C片层。而Ti3Al C2粉体在HNO3中极易被HNO3氧化转化为Ti O2。与Ti3Al C2相比,腐蚀Cr2Al C粉体时难度较大。在160℃水热反应12 h后,Cr2Al C粉体被不均匀腐蚀,产物形貌不规则。因此,在HNO3溶液中,粉体的耐腐蚀性较差,且Ti3Al C2比Cr2Al C在HNO3溶液中更不稳定。粉体在Na OH溶液中的耐腐蚀性较强。通过水热反应在Na OH溶液中腐蚀形成二维过渡金属碳化物比较困难。