專利名稱：一種提高Ti的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗氧化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高Ti3AlC2中溫抗氧化性的方法。
背景技術(shù)：
Ti3AlC2是一種新型三元層狀化合物，它既具有陶瓷材料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如高熔點(diǎn)，高模量(楊氏模量297GPa，剪切模量124GPa)、高強(qiáng)度等；又具有金屬材料的一些特性，如高導(dǎo)電率，高導(dǎo)熱率，對(duì)破壞有較強(qiáng)抵抗力和可機(jī)械加工等。此外，由于Ti3AlC2密度低(4.2g/cm3)，是一種很有希望應(yīng)用在航空、航天、核工業(yè)和電子信息等高技術(shù)領(lǐng)域的一種新型結(jié)構(gòu)/功能一體化材料。雖然Ti3AlC2具有很好的高溫抗氧化性，但是由于這種材料在中溫(500-600℃)的抗氧化性不好，使得它作為高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用受到很大限制。
雖然Ti3AlC2具有很好的高溫抗氧化性(Key Eng.Mater.Vol.224-226，785-790(2002))，但是由于這種材料在中溫(500-600℃)的溫度范圍內(nèi)生成的氧化層有微裂紋而使其抗氧化性不好(J.Mater.Chem.Vol.12，2781-2785(2002))，限制它作為高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過在高溫預(yù)氧化處理提高Ti3AlC2在500-600℃的抗氧化性的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將Ti3AlC2置于氧化性氣氛，處理溫度為1000～1300℃，預(yù)氧化時(shí)間為0.5～4小時(shí)；所述氧化性氣氛為靜止或流動(dòng)的空氣、氧氣或稀釋的氧氣；所述稀釋的氧氣分壓為10-5Pa～0.1MPa。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明與未經(jīng)過預(yù)氧化處理的樣品相比，在1000-1300℃氧化性氣氛中預(yù)氧化處理后的樣品在空氣中氧化20小時(shí)后的增重量大幅度下降，只有未經(jīng)氧化處理的樣品的約1/50，并且氧化動(dòng)力學(xué)遵從拋物線規(guī)律，而不是未經(jīng)氧化處理的樣品的直線規(guī)律。這說明在1000-1300℃氧化性氣氛中經(jīng)預(yù)氧化處理后的樣品具有很好的長期抗氧化的能力，即使在500-600℃長時(shí)間氧化后，氧化層與基體結(jié)合良好，在氧化層與基體之間沒有發(fā)現(xiàn)空洞和裂紋。


圖1為實(shí)施例1預(yù)氧化生成氧化膜的掃描電鏡圖。
圖2為實(shí)施例1和比較例氧化動(dòng)力學(xué)曲線。
圖3為比較例預(yù)氧化生成氧化膜的掃描電鏡圖。
圖4為實(shí)施例3預(yù)氧化生成氧化膜的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1把Ti3AlC2暴露在靜止的空氣中，處理溫度為1000℃，預(yù)氧化(保溫)時(shí)間2小時(shí)，爐冷，預(yù)氧化后生成了保護(hù)性氧化膜(圖1)。預(yù)氧化效果用熱天平測得的氧化增重量與暴露時(shí)間的關(guān)系來評(píng)價(jià)，與未經(jīng)氧化處理的樣品相比，在1000℃空氣中預(yù)氧化處理兩小時(shí)后的樣品在600℃空氣中氧化20小時(shí)的增重量大幅度下降，只有未經(jīng)氧化處理的樣品的1/50，并且氧化動(dòng)力學(xué)遵從拋物線規(guī)律，而不是未經(jīng)氧化處理的樣品的直線規(guī)律(見圖2)。這說明在1000℃空氣經(jīng)預(yù)氧化處理后的樣品具有很好的長時(shí)間的抗氧化性。
Ti3AlC2塊體多晶材料的制備采用專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)枮?0123203.7，公開號(hào)為CN1352317A，
公開日2002年6月5日)中描述的方法。
比較例如圖3所示，未經(jīng)上述預(yù)氧化處理的樣品在600℃空氣中氧化20小時(shí)后，在氧化層與基體之間有大量微裂紋，而實(shí)施例1中經(jīng)過預(yù)氧化處理后的樣品氧化層與基體結(jié)合良好。如圖2所示未經(jīng)上述預(yù)氧化處理的樣品氧化動(dòng)力學(xué)曲線，其增重隨在600℃空氣中氧化時(shí)間的增加而增加，呈直線規(guī)律。
實(shí)施例2把Ti3AlC2放置在流動(dòng)的氧氣中，處理溫度為1100℃，預(yù)氧化(保溫)時(shí)間為1小時(shí)，爐冷，與未經(jīng)氧化處理的樣品相比，在1100℃空氣中預(yù)氧化處理后的樣品的氧化20小時(shí)的增重量大幅度下降，只有未經(jīng)氧化處理的樣品的1/50，并且在600℃氧化20小時(shí)的氧化動(dòng)力學(xué)遵從拋物線規(guī)律，而不是未經(jīng)氧化處理的樣品的直線規(guī)律。
實(shí)施例3把Ti3AlC2暴露在流動(dòng)的稀釋氧氣中，其分壓為0.1Pa，處理溫度為1200℃，預(yù)氧化(保溫)時(shí)間為3小時(shí)，爐冷，預(yù)氧化后生成的保護(hù)性氧化膜進(jìn)一步增厚，在600℃氧化100小時(shí)后增重只有0.12mg/cm2。圖4給出了在1200℃空氣中預(yù)氧化3小時(shí)后的Ti3AlC2在600℃氧化100小時(shí)的斷口掃描電鏡照片。說明即使長時(shí)間(100小時(shí))氧化，氧化層與基體結(jié)合良好，在氧化層與基體之間沒有發(fā)現(xiàn)空洞和裂紋。
權(quán)利要求
1.一種提高Ti3AlC2中溫抗氧化性的方法，其特征在于將Ti3AlC2置于氧化性氣氛，處理溫度為1000～1300℃，預(yù)氧化時(shí)間為0.5～4小時(shí)。
2.按照權(quán)利要求1所述提高Ti3AlC2中溫抗氧化性的方法，其特征在于所述氧化性氣氛為靜止或流動(dòng)的空氣、氧氣或稀釋的氧氣。
3.按照權(quán)利要求1所述提高Ti3AlC2中溫抗氧化性的方法，其特征在于所述稀釋的氧氣分壓為10-5Pa～0.1MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗氧化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高Ti
文檔編號(hào)C22C29/10GK1506333SQ0214478
公開日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者周延春, 王曉輝 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所