放电等离子制备Ta-Al-C系层状化合物的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

max相是一种备受关注的可加工新型陶瓷材料。其中m为过渡金属元素;a为Ⅲa或Ⅳa族元素;x为c或n。max材料是一类新型结构陶瓷，不仅像金属一样具有良好的导电性、导热性、低硬度及易加工性，还与陶瓷一样具有高熔点、高弹性模量、高热稳定性及良好的抗氧化性，并且由于独特的纳米层状的晶体结构,这类材料具有自润滑、高韧性、可导电等性能。这类材料可以广泛的应用为高温结构材料,电极电刷材料,化学防腐材料和高温发热材料。因而有着广泛的应用前景。

钽（ta），钢灰色金属，属第六周期vb族，原子序数73，原子量180.95。钽硬度可以达到6-6.5，熔点高达2996℃，富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。钽的活动性在所有金属元素中排倒数第四。具有极高的抗腐蚀性，用途广泛。

目前，大多数的研究都聚集在ti3alc2,ti3sic2,ti2alc等密度较小的max相材料。那么如何制备密度大的max材料是本次研究的研究焦点。本次实验引入钽元素，制备高纯度高致密度的ta2alc材料。ta2alc晶体结构属六方晶系，等用从头算的第一性原理方法计算了ta2alc弹性模量为318.6gpa，理论密度为11.52g/cm3，兼具金属材料与陶瓷材料的优异性能，是很优秀的max相材料。目前ta2alc材料的制备方法主要有热压法与自蔓延高温合成法，自蔓延高温合成法具有工艺简单、生产效率高、能耗少及成本低等诸多优点，采用自蔓延高温合成法已经可以制备出纯度较高的ta2alc材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以钽粉，铝粉和活性炭为原料，混合均匀，采用放电等离子烧结工艺制备ta2alc材料试样，研究原料配比与烧结温度对材料的纯度与结构的影响；

材料表征：对ta2alc材料试样用阿基米德法测定密度，采用扫描电镜(sem)结合能谱仪(eds)观察矿物形貌和颗粒尺寸并测试材料的力学性能。分析原料配比与烧结温度对 ta2alc材料纯度的影响。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－9周：按照设计方案，制备ta-al-c系层状化合物。

第10－12周：采用现代测试技术对ta-al-c系层状化合物的物相、结构等性能进行测试。

第13－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张久兴,刘科高.放电等离子烧结技术的发展和应用[j].粉末冶金技术,2002,20(3):129-134.

[2]洪小林,梅炳初,朱教群,等.放电等离子烧结制备ti2alc材料的研究[j].硅酸盐学报,2004,31(10):991-993.

[3]金松哲,任露泉,张力辉,等.机械合金化-放电等离子烧结制备ti2snc导电陶瓷[j].人工晶体学报,2009,38(1):68-71.

[4]马垚,周张健,姚伟志,等.放电等离子烧结(sps)制备金属材料研究进展[j].材料导报,2008,22(7):60-64.