研发与应用
Ti.AIN3陶瓷的相形成机理研究
梅明军，梅炳初，周卫兵，王敬平
(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉430070）
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摘要：介绍了TiAIN，陶瓷的结构特点和制备方法。以Ti，AI和TiN粉为原料，采用无压烧结制备的产物来研究 Ti4AIN,的相形成机理。利用X射线衔射(XRD)来确定物相，结果表明：合成TiAIN，的最佳温度为1400℃，保温时间的延长有利于TiAIN,的合成，过量AI能促进Ti4AIN,的合成，当摩尔配比为n(Ti）:n(AI)：n(TiN)=1:1.2：1.5 时，可以合成纯度较高的TiAIN,。
关键词：TicAINs；无压烧结；相形成机理
中图法分类号：0614.41*1 1引言
文献标识码：A
由于兼具陶瓷和金属的优良性能，类纳米层状三元化合物MtAX(其中：M为过渡族元素： A为ⅢIA或IVA族元索；X是C或N；n=1，2，3) 受到越来越多的关注。当n=3时，称为413相。 Ti4AIN,是MAX家族中最早被发现的413相，最近， LinZ J和Hu C F分别发现了Ta,AlC,(2)和NbaAIC,3) 以及V4AIC,4。在Ti基二元和三元化合物中，Ti4AIN，具有最高的热膨胀系数和常温热容，分别为9.7x 10-°K-1和598J/kg*K；此外，在MAX,家族中它拥有更低的维氏硬度，只有2.5GPa，并具有更好的可加工性[5)。但Ti.AIN,材料的相形成是非常缓慢的，它的三元相图稳定区间狭窄，对温度和原料配比的要求严格，常常伴有大量的杂相生成[6-1两。目前报道的合成Ti.AIN，材料的温度高，时间长，合成成本高。本研究旨在利用无压烧结研究Ti.AIN 的相形成机理，找到理想的工艺条件来指导热压烧结合成Ti.AIN,块体材料，此项工作无疑具有重
要的理论和实际意义。收稿日期：20080626
基金项目：国家自然科学基金资助（20771088）
文章编号：10085939(2008)08-01605 2TiaAINa陶瓷结构的认识
直到EklundP发现TaaAIC，之前，Ti,AIN,被认为是MmAX,家族中唯一的413相，而对Ti.AIN,结构的认识也有个漫长的过程。1984年，Schuster和 Bauer新发现了-一种化合物TisAl,N2，他们根据XRD 数据将TisAl,N，标定为六方晶系，空间群为P31c(No.159)，晶格常数为a=0.29875nm，c=23350nml6)。后来Lee和Petuskey重新研究了从900~1873K温度下Schuster和Bauer的工作，发现XRD谱在26 7.48°有一条特别的衍射峰，并通过电子探针分析重新给出了分子式，认为TiAl,N,应为TisAl-N(O 1999年，Barsoum通过高分辨透射电镜分析，认为TisAl,N,或者TiAl,-N(0 作者简介：梅明军，男，1982年生，硕士研究生，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉430070，
电话：013469991237，Email:meimingiun2000@163.com
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