Ti2AlN陶瓷快速制备与压痕性能研究

本研究论文标题为《Ti2AIN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究》（发表于2011年10月的西安交通大学学报），由刘毅和金志浩两位作者共同完成。该研究主要关注的是利用TiH2（钛氢化物）和AIN（氮化铝）粉末作为原料，通过等离子体活化烧结（Plasma Activated Sintering, PAS）技术来快速制备单相Ti2AlN陶瓷材料。 首先，研究者通过控制不同的反应温度来探讨Ti2AlN的形成过程。在700℃以下，TiH2经历脱氢反应，释放出氢气并转变为纯钛。当温度升高至700℃以上，氮化铝开始向已经脱氢的钛粉末中扩散，引发了一系列中间相的生成，包括Ti3Al、TiN、Ti3AlN以及TiAl。这些中间相的出现反映了化学反应的动态过程，它们随后逐步转化为Ti2AlN相，最终在1200℃下保温5分钟，成功制备出了具有显著片层结构的单相Ti2AlN陶瓷。 这种Ti2AlN陶瓷的特色在于其独特的片层结构，这赋予了它优良的机械性能，特别是对于可加工性。论文的核心发现是，Ti2AlN陶瓷的低硬度和压痕区域内的微小开裂是其具有良好可加工性的关键因素。这意味着这种材料在加工过程中易于塑形且不易产生严重的裂纹，这对于工业应用具有重要意义。 论文还对制得的Ti2AlN陶瓷进行了压痕行为的研究，通过实验数据，研究人员能够深入理解材料在受力情况下的力学响应，这对于优化材料设计和提高其在实际应用中的性能有着直接的指导作用。 这项研究不仅揭示了Ti2AlN陶瓷的快速制备工艺，还提供了关于其微观结构与其可加工性能之间关系的重要见解，对于推进钛基合金陶瓷材料在航空航天、耐磨耐高温等领域的发展具有重要的理论和实践价值。