一种提高Ti3AlC2中温抗氧化性的方法 【技术领域】
本发明涉及一种抗氧化技术领域，具体为一种提高Ti3AlC2中温抗氧化性的方法。
背景技术
Ti3AlC2是一种新型三元层状化合物，它既具有陶瓷材料的诸多优点，如高熔点，高模量(杨氏模量297GPa，剪切模量124GPa)、高强度等；又具有金属材料的一些特性，如高导电率，高导热率，对破坏有较强抵抗力和可机械加工等。此外，由于Ti3AlC2密度低(4.2g/cm3)，是一种很有希望应用在航空、航天、核工业和电子信息等高技术领域的一种新型结构/功能一体化材料。虽然Ti3AlC2具有很好的高温抗氧化性，但是由于这种材料在中温(500-600℃)的抗氧化性不好，使得它作为高温结构材料的应用受到很大限制。
虽然Ti3AlC2具有很好的高温抗氧化性(Key Eng.Mater.Vol.224-226，785-790(2002))，但是由于这种材料在中温(500-600℃)的温度范围内生成的氧化层有微裂纹而使其抗氧化性不好(J.Mater.Chem.Vol.12，2781-2785(2002))，限制它作为高温结构材料的应用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种通过在高温预氧化处理提高Ti3AlC2在500-600℃的抗氧化性的方法。
本发明的技术方案是将Ti3AlC2置于氧化性气氛，处理温度为1000～1300℃，预氧化时间为0.5～4小时；
所述氧化性气氛为静止或流动地空气、氧气或稀释的氧气；所述稀释的氧气分压为10-5Pa～0.1MPa。
本发明的有益效果是：
本发明与未经过预氧化处理的样品相比，在1000-1300℃氧化性气氛中预氧化处理后的样品在空气中氧化20小时后的增重量大幅度下降，只有未经氧化处理的样品的约1/50，并且氧化动力学遵从抛物线规律，而不是未经氧化处理的样品的直线规律。这说明在1000-1300℃氧化性气氛中经预氧化处理后的样品具有很好的长期抗氧化的能力，即使在500-600℃长时间氧化后，氧化层与基体结合良好，在氧化层与基体之间没有发现空洞和裂纹。
【附图说明】
图1为实施例1预氧化生成氧化膜的扫描电镜图。
图2为实施例1和比较例氧化动力学曲线。
图3为比较例预氧化生成氧化膜的扫描电镜图。
图4为实施例3预氧化生成氧化膜的扫描电镜图。
【具体实施方式】
实施例1
把Ti3AlC2暴露在静止的空气中，处理温度为1000℃，预氧化(保温)时间2小时，炉冷，预氧化后生成了保护性氧化膜(图1)。预氧化效果用热天平测得的氧化增重量与暴露时间的关系来评价，与未经氧化处理的样品相比，在1000℃空气中预氧化处理两小时后的样品在600℃空气中氧化20小时的增重量大幅度下降，只有未经氧化处理的样品的1/50，并且氧化动力学遵从抛物线规律，而不是未经氧化处理的样品的直线规律(见图2)。这说明在1000℃空气经预氧化处理后的样品具有很好的长时间的抗氧化性。
Ti3AlC2块体多晶材料的制备采用专利申请(申请号为00123203.7，公开号为CN1352317A，公开日2002年6月5日)中描述的方法。
比较例
如图3所示，未经上述预氧化处理的样品在600℃空气中氧化20小时后，在氧化层与基体之间有大量微裂纹，而实施例1中经过预氧化处理后的样品氧化层与基体结合良好。如图2所示未经上述预氧化处理的样品氧化动力学曲线，其增重随在600℃空气中氧化时间的增加而增加，呈直线规律。
实施例2
把Ti3AlC2放置在流动的氧气中，处理温度为1100℃，预氧化(保温)时间为1小时，炉冷，与未经氧化处理的样品相比，在1100℃空气中预氧化处理后的样品的氧化20小时的增重量大幅度下降，只有未经氧化处理的样品的1/50，并且在600℃氧化20小时的氧化动力学遵从抛物线规律，而不是未经氧化处理的样品的直线规律。
实施例3
把Ti3AlC2暴露在流动的稀释氧气中，其分压为0.1Pa，处理温度为1200℃，预氧化(保温)时间为3小时，炉冷，预氧化后生成的保护性氧化膜进一步增厚，在600℃氧化100小时后增重只有0.12mg/cm2。图4给出了在1200℃空气中预氧化3小时后的Ti3AlC2在600℃氧化100小时的断口扫描电镜照片。说明即使长时间(100小时)氧化，氧化层与基体结合良好，在氧化层与基体之间没有发现空洞和裂纹。