梁宝岩，张艳丽，张旺玺，王艳芝，徐世帅

(中原工学院材料与化工学院，郑州450007)

Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成钛铝氮复合材料

梁宝岩，张艳丽，张旺玺，王艳芝，徐世帅

(中原工学院材料与化工学院，郑州450007)

以Ti，Al和TiN粉体为原料，采用自蔓延高温合成技术制备Ti2AlN材料，研究原料配比对反应合成Ti2AlN的影响，并分析Ti2AlN的形成机制。结果表明：Ti/Al/TiN体系自蔓延高温合成产物主要由TiN，Al3Ti和Ti2AlN组成。原料中适当添加过量的Al或Ti，均可显著促进Ti2AlN的合成，其中添加过量Ti对促进Ti2AlN合成的作用更明显。而降低TiN的用量对促进Ti2AlN合成的作用最明显，可获得高Ti2AlN含量的钛铝氮材料。自蔓延高温合成Ti2AlN的反应机制为Ti和Al反应合成Ti-Al化合物，同时形成Ti-Al液相;然后Ti-Al液相包裹住TiN晶粒;最后以TiN晶粒为核心，TiN晶粒逐渐与周围的Ti-Al液相反应合成板条状Ti2AlN。

Ti2AlN；自蔓延高温合成；原料配比；反应机制；陶瓷

三元层状化合物Ti2AlN是一种重要的新型陶瓷材料[1−2]，具有金属与陶瓷的许多优良性能，如良好的导电性与导热性，高韧性、高熔点与可加工性等，在民用和军工领域均有广阔的应用前景[3]。Ti2AlN材料一般采用高温烧结工艺制备，如LIN等[4−5]采用Ti，Al和TiN粉末为原料，在1 500℃/2 h条件下热压制备致密的Ti2AlN多晶材料。YAN等[6]采用Ti和AlN粉为原料，LIU等[7]采用Ti，Al和TiN粉为原料，在温度为1 400~1 600℃、保温1 h条件下通过放电等离子烧结制备了致密的单相Ti2AlN多晶材料。虽然采用这些烧结工艺可制备高纯Ti2AlN材料，但烧结温度较高，保温时间较长，需消耗较多的能源。自蔓延高温合成(self-propagation high temperature synthesis，SHS)技术具有设备简单、能耗低和反应时间极短等优势，广泛应用于先进陶瓷材料的制备。……