孙纳纳　关春龙

(河南工业大学材料科学与工程学院高温耐磨材料河南省工程实验室　郑州　450007)



Ti2SC陶瓷粉体的制备及其机理研究*

孙纳纳关春龙

(河南工业大学材料科学与工程学院高温耐磨材料河南省工程实验室郑州450007)

以TiS2、Ti、C为原料，利用无压烧结方法制备Ti2SC陶瓷粉体。研究了组成和烧结温度对试样物相组成的影响。利用XRD、SEM、差热分析和热力学分析方法对样品的物相和反应路径进行表征分析。结果表明：当原始组分中S过量10 at%时，样品主相为TiS，只有少量目标相Ti2SC存在。随着S过量的增加，目标相含量随之增加，但C含量减少。当S过量30 at%时，样品中主相为Ti2SC，只有微量的C，TiC和TiS存在。当原料比为1.15TiS2/2.85Ti/2C时，烧成温度为1 600 ℃，氩气气氛下合成了纯度较高的Ti2SC陶瓷粉体，其晶粒尺寸为5～10 μm。在TiS2-Ti-C体系中，由TiS和TiC反应生成目标相Ti2SC。

无压烧结Ti2SC陶瓷粉体热力学分析反应机理

前言

Ti2SC陶瓷材料作为MN+1AXN相(N=1，2，3，M是早期过渡金属元素，A属于主族元素，以III族、IV族为主,X为碳或氮)中211相的典型代表，晶体结构也属六方晶系，空间群为P63/mmc(空间组号为194)，一个晶包内含有8个原子[1～2]。晶格参数分别为a=3.210 nm，c=11.200 nm，理论密度为4.65 g/cm3[3]。它和金属一样，在常温下，具有良好的导热、导电性能,较低的维氏硬度,较高的弹性模量和剪切模量。同时它还具有陶瓷的高屈服强度、高熔点、高热稳定性和优异的抗氧化性能，优于石墨和MoS2的自润滑性能[4～9]。

目前，有关制备Ti2SC陶瓷的块体的工艺主要包括热压烧结[10～12]和放电等离子烧结[12]。值得注意的是，大部分Ti2SC块体是用Ti2SC粉体来烧结[10,13～15]制备的，纯度较低的粉体对烧结块体的性能有较大影响，所以制备高纯Ti2SC陶瓷粉体显得尤为重要。……