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钛碳化硅的性能及应用

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更新时间:2020-11-13 11:45:02
1.什么是Ti3SiC2层状陶瓷材料

Ti3SiC2(钛合金碳化硅)是一种综合陶瓷材料,不仅具有耐高温、抗氧化、高强度的性能,还具有金属材料的导电性、热传导性、可加工性和可塑性。Ti3SiC2具有金属的特性,在室温下具有良好的导热性和导电性,维氏硬度相对较低,弹性模量较高;它在室温下具有延展性,可以像金属一样加工。高温下具有塑性;同时具有陶瓷材料的性能,具有高屈服强度、高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性,能在高温下保持高强度。更重要的是,它比传统固体润滑剂石墨和二硫化钼具有更低的摩擦系数和良好的自润滑性能。

2.Ti3SiC2层状陶瓷材料的主要性能

Ti3SiC2结合了陶瓷和金属的特性。高弹性模量、高熔点和高温稳定性反映了类似陶瓷的性能;而高导电性、高弹性模量、高熔点和高温稳定性反映了陶瓷的相似性质。

对Ti3SiC2抗损伤性能的研究表明,亚压痕表明存在较大的假塑性损伤区域。这是因为Ti3SiC2在接触损伤过程中具有多种能量吸收机制,如扩散微裂纹、裂纹挠曲、晶粒拉拔、晶粒弯曲等。此外,该材料具有良好的自润滑性能。该材料作为高温结构材料、电刷材料、自润滑材料、热交换材料等具有广阔的应用前景。但其他陶瓷材料的硬度、耐磨性和抗氧化性较低,限制了其在抗疲劳、耐磨性和抗氧化性等敏感领域的应用。

三是Ti3SiC2层状陶瓷材料的应用

(1)生物医学应用
在牙科中,在口腔环境中使用的材料或部件,不仅需要承受长期氧化并保持稳定性,还需要具有良好的加工性和可塑性。Ti3SiC2兼具陶瓷材料的性能和金属材料的特性,同时具有良好的生物相容性,使其在人体上的应用成为可能。Ti3SiC2可以加工成精确尺寸的螺纹,不需要润滑剂,因此它可以制成口腔医学临床应用的种植体或修复体。与氧化锆(1.9×105MPa)相比,Ti3SiC2的弹性模量更接近牙釉质或牙本质,增加了其在桩牙冠或烤瓷牙冠中的应用潜力。自蔓延高温得到的Ti3SiC2材料具有多孔结构,易于组织和结合。低摩擦系数使其在正畸治疗中增加滑动和减小摩擦阻力成为可能。耐腐蚀和抗氧化是该材料在口腔环境中使用和保持其稳定性的重要条件。该材料与瓷粉均为陶瓷材料,其结合程度可能优于金属与瓷的结合程度。因此,烤瓷牙冠的应用范围可能会更广。

然而,在目前已知的Ti3SiC2制备方法中,要想获得纯净的Ti3SiC2块,并了解材料越来越准确的特性,必须对制备过程进行改进。此外,该材料的生物相容性和临床实用性还需要进一步的实验室和临床研究来证实。

(2)耐火材料的应用

随着快速烧成技术在陶瓷行业的推广,窑具的使用周期越来越短,使用条件也越来越苛刻。因此,有必要不断提高窑具材料的抗热震性能,以适应陶瓷行业的快速烧成技术。发展的需要。窑具作为一种先进的耐火材料,其质量对烧制产品的质量有着重要的影响。Ti3SiC2陶瓷材料对热冲击不敏感,其独特的层状结构和高温下的塑性行为可以减轻热应力的影响。当△T=1400℃热冲击后,材料的残余强度仍在300MPa以上,材料的抗热冲击能力可承受900℃的温差。同时,Ti3SiC2陶瓷材料具有耐化学性好、易加工、原材料成本相对较低的优点,是有待开发的理想窑具材料。


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