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《北京交通大学》 2014年
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Ti_2SnC氧化行为及裂纹愈合机制的研究

陈晓东  
【摘要】:Ti2SnC作为一种三元层状结构陶瓷,兼具金属和陶瓷的优异性能,具有广泛的应用前景。如果Ti2SnC陶瓷具有裂纹愈合能力,不仅能提高陶瓷构件的服役寿命和安全性,而且可降低后期的维修成本。但目前这方面的研究尚未见报告。 本论文制备了高纯度致密细晶Ti2SnC材料,系统研究了Ti2SnC块体的等温氧化行为;采用热震法在材料中引入裂纹,在不同温度下开展了裂纹愈合研究,表征了材料电导率和弯曲强度的变化,揭示了Ti2SnC陶瓷的裂纹愈合机制。 研究结果表明: ①在1250℃,保温1h,压力30MPa下热压合成了高纯度致密细晶Ti2SnC块体。利用SEM.XRD表征了合成的材料。 ②Ti2SnC在500-800℃空气中的早期氧化行为表明,500-600℃氧化1小时,氧化速度慢,形成氧化层厚度小于1μm,氧化产物主要为Sn02和Ti02;在700-800℃范围,氧化速度加快,700℃时氧化层厚度达到2.3μm,800℃时厚度为11.4μm。氧化层主要由大量的Ti02和少量的Sn02构成。 ③采用热震法在500-800℃范围可在材料中有效引入裂纹。例如在800℃热震时,可引入了长达3cm,最大宽度约为5-6μmm的裂纹。裂纹的引入使材料的电导率和弯曲强度下降。 ④Ti2SnC展示了良好的裂纹愈合能力。在800℃处理1h,可全部愈合热震引入的裂纹。愈合机制主要是高温下形成的Ti02和Sn02填充了裂纹。愈合后的材料电导率恢复且接近原始值。弯曲强度也得到不同程度的恢复。如800℃热震后残余强度仅为30MPa,经800℃愈合1h后,强度恢复到150MPa。 ⑤Ti2SnC亦表现出多次裂纹愈合能力。Ti2SnC经受了在不同热震和愈合温度范围的4次“裂纹引入-愈合”过程,电导率均得到不同程度的恢复。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ174.1

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【参考文献】
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