刘可心， 金松哲

（长春工业大学先进结构材料教育部重点实验室，吉林长春 130012）

0 引 言

Ti3AlC2属于三元层状结构Mn＋1AXn系的一种陶瓷材料，其中M为过渡元素，n＝1，2，3，A主要为ⅢA和ⅣA族元素，X为C或N，其代表性化合物有Ti3AlC2，Ti3SiC2，Ti2SnC等。该类化合物晶体结构相似，同属于六方晶体结构，晶格参数a＝0.307 53 nm和c＝1.857 8 nm，该类结构中存在着金属键、过渡金属八面体的强共价键和层间分子键，正是这种特殊的结构赋予了该类材料具有金属和陶瓷的综合性能［1－2］。Ti3AlC2具有低硬度（维氏硬度约3.5 GPa）、低密度（4.29 cm－3）、良好的导电性（室温下的电阻阻率为0.35士0.03，并随温度降低而呈线性下降）、良好的抗热震性，在室温下它的杨氏模量为297 GPa，剪切模量为124 GPa。Ti3AlC2既是陶瓷材料也是金属材料，因为它兼金属和陶瓷优良性能，正因为如此，它应用于非常广泛的领域，比如在汽车、军事和国防等高科技领域。另外Ti3AlC2还是一种低摩擦系数的材料，常温下它的摩擦性能好于MoS2，将Ti3AlC2添加到铜或铝中，可明显提高复合材料的摩擦性能［3］。

尽管Ti3AlC2具有显著的优点，但Ti3AlC2的合成较为困难。在Ti-A1-C体系里，Ti3AlC2材料是具有代表性的层状化合物，从相图可知，Ti3AlC2只有一个很窄的稳定区，制备时只要成分配比稍有偏差，就容易形成TiC等杂质，而且当温度升高到一定数值时，Ti3A1C2会分解成TiCx等杂质［4］。目前，合成Ti3AlC2较成功的方法是过程相对复杂的热等静压（HIP）法：用Ti，Al3C4和C粉末在70 MPa，1 400℃反应烧结16 h制得［1］。但这种方法缺点是设备昂贵、生产率低，不能很好地应用于实际生产中。

机械合金化（MA）是制备超细材料的一种重要方法，其原理是通过机械能来促使发生化学反应，从而使材料的性能、结构组织发生变化，以此来制备新材料。……