Carbure de silicium et de titane, Ti3SiC2

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Carbure de silicium et de titane, Ti3SiC2

Ces dernières années, un scientifique des matériaux a synthétisé une nouvelle classe de matériaux céramiques de type 312, la formule générale pour M3XZ2, parmi eux, le M est un ou plusieurs des éléments de métal de transition (tels que Ti, V), X est un ou plusieurs de l'élément du groupe principal suivant, un certain nombre d'éléments du groupe principal III, IV (tels que Al Ge Si), Z est un ou plusieurs éléments non métalliques (tels que CNB, etc.),


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Ces dernières années, un scientifique des matériaux a synthétisé une nouvelle classe de matériaux céramiques de type 312, la formule générale pour M3XZ2, parmi eux, le M est un ou plusieurs des éléments métalliques de transition (tels que Ti, V), X est un ou plusieurs de l'élément du groupe principal suivant, un certain nombre d'éléments du groupe principal III, IV (tels que Al Ge Si), Z est un ou plusieurs éléments non métalliques (tels que CNB, etc.), il y a 312 sexe de l'étude du ternaire composé Ti3SiC2 principal Ti3AlC2 Ti3GeC2 ils ont la même structure cristalline, le même groupe d'espace / MMC Le représentant typique de ces composés est un matériau céramique Ti3SiC2 en couches Le carbure de silicium de titane Ti3SiC2 (carbure de silicium de titane) est une sorte de matériau céramique composite la performance de la résistance à l'oxydation à haute température, la résistance à l'oxydation à haute résistance et les matériaux métalliques tels que l'usinabilité conductrice de la conductivité thermique et l'opportunité de développement de matériaux plastiques dans les années 1980, en gros en raison du développement rapide opment de l'agent de renforcement tel que la fibre, les moustaches et l'aviation sont plus estimés que les exigences du moteur, les composites à matrice céramique deviennent le point chaud de la recherchePar fibre, les moustaches améliorées, sa ténacité est améliorée, mais en raison de la préparation d'un coût élevé et d'une faible fiabilité , sont encore difficiles à appliquer afin de résoudre ce problème les chercheurs ont commencé à explorer la nature du métal et du matériau céramique à haute température, finalement trouvé dans le système Ti - Si - C un carbure de titane et de silicium Ti3SiC2 (Ti3SiC2) a les deux caractéristiques de métal à température ambiante avec une bonne conductivité thermique et électrique, une dureté Vickers relativement faible et un module d'élasticité élevé; Ductile à température ambiante, peut être traité comme un métal et du plastique à haute température; En même temps, il a les propriétés de matériaux céramiques, haute limite d'élasticité, point de fusion élevé, stabilité thermique élevée et bonne résistance à l'oxydation. Il peut maintenir une résistance élevée à haute température. Ce qui est plus important, c'est qu'il a un coefficient de frottement inférieur et de bonnes performances d'autolubrification que le lubrifiant solide traditionnel.
Dès décembre 2005, le ministère de la Science et de la Technologie de notre pays a publié une dynamique a déclaré: un avec des droits de propriété intellectuelle indépendants, Ti3SiC2 production de céramique conductrice d'une nouvelle génération de glissière de pantographe de train à grande vitesse dans le programme national 863 , sujets techniques de matériaux structurels de haute performance, nationaux développés avec le financement du projet d'entreprendre l'unité Beijing jiaotong University après deux ans consécutifs pour conquérir la technologie de synthèse en vrac de poudre de céramique Ti3SiC2, Ti3AlC2, Ti2SnC, processus de fabrication de planche à roulettes, pour compléter le étude des propriétés physiques et chimiques, test de chargement du skateboard. Les planches à roulettes en céramique de la série Ti3SiC2 développées avec succès par ce groupe de recherche sont caractérisées par une conductivité élevée, une résistance aux chocs, une résistance à l'abrasion, une résistance à l'ablation à l'arc, une faible abrasion du fil de contact, etc., résolvant efficacement les problèmes tels que l'abrasion rapide du carbone et planches à roulettes de métallurgie des poudres utilisées à la maison et à l'étranger, faciles à casser, et grands dommages au fil de contact. Les planches à roulettes en céramique Ti3SiC2 développées avec succès cette année-là ont joué un rôle important dans le développement du train à grande vitesse en Chine. Principales propriétés des matériaux céramiques stratifiés Ti3SiC2
Ti3SiC2 combine les propriétés de la céramique et des métaux. Son module élastique élevé, son point de fusion élevé et sa stabilité à haute température reflètent des propriétés céramiques similaires. Une conductivité élevée, un module élastique élevé, un point de fusion élevé et une stabilité à haute température reflètent ses propriétés céramiques similaires.
Tableau 1. Principales propriétés des céramiques Ti3SiC2 (température ambiante)
Des études sur la résistance aux dommages du Ti3SiC2 montrent qu'il existe un important dommage pseudo-plastique
zone sous l'indentation de Ti3SiC2. La raison en est que le Ti3SiC2 possède de multiples mécanismes d'absorption d'énergie lors des dommages de contact, tels que la microfissure de diffusion, la déviation des fissures, l'arrachement des grains, la flexion des grains, etc. De plus, ce type de matériau a une bonne autolubrification. Ce type de matériau a de larges perspectives d'application en tant que matériau de structure à haute température, matériau de brosse électrique, matériau auto-lubrifiant, matériau d'échange de chaleur, etc. Cependant, la dureté, la résistance à l'usure et la résistance à l'oxydation relativement faibles des matériaux céramiques limitent son application dans des occasions sensibles telles que la résistance à la fatigue, la résistance à l'usure et la résistance à l'oxydation. Application de matériaux céramiques stratifiés Ti3SiC2
(I) Applications biomédicales
En dentisterie, les matériaux ou composants utilisés dans l'environnement oral doivent être à la fois stables et transformables sur une longue période en raison de l'oxydation. Ti3SiC2 a à la fois des propriétés céramiques et métalliques et une bonne biocompatibilité, ce qui permet d'être utilisé dans le corps humain. Ti3SiC2 peut être transformé en filets de taille précise sans lubrifiant, de sorte qu'il peut être transformé en implants ou prothèses pour une utilisation clinique en stomatologie. Le module d'élasticité du Ti3SiC2 est plus proche de l'émail ou de la dentine que de la zircone (1,9 × 105 MPa), augmentant son potentiel d'application sur des couronnes internes en céramique ou en poteau. Les matériaux Ti3SiC2 dérivés de matériaux à haute température auto-propagés contiennent des tissus poreux qui peuvent être plus faciles à organiser et à lier. Le faible coefficient de frottement permet de l'appliquer à l'orthodontie pour augmenter le glissement et réduire la résistance au frottement.
La résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation sont des conditions importantes pour l'application de ce matériau en milieu oral et pour sa stabilité. Ce matériau et la poudre de porcelaine sont tous deux des matériaux céramiques et leur degré de liaison peut être meilleur que celui du métal et de la porcelaine. Par conséquent, le champ d'application de ce matériau peut être plus large pour la couronne interne en céramique.
Cependant, dans le procédé de préparation actuellement connu du Ti3SiC2, le procédé de préparation doit être amélioré pour obtenir des blocs de Ti3SiC2 purs, afin de comprendre de plus en plus les propriétés précises du matériau. D'autres études de laboratoire et cliniques sont nécessaires pour confirmer la biocompatibilité et la praticabilité du matériau.
(2) Applications dans les matériaux réfractaires Avec la vulgarisation de la technologie de cuisson rapide dans l'industrie céramique, le cycle d'utilisation des meubles de four est de plus en plus court et les conditions d'utilisation sont plus strictes. Par conséquent, il est nécessaire d'améliorer continuellement la résistance aux chocs thermiques des matériaux de meubles de four pour répondre aux besoins de développement de la technologie de cuisson rapide dans l'industrie céramique.
En tant que type de réfractaire de haute qualité, les meubles de four ont une influence importante sur la qualité des produits cuits. Les céramiques Ti3SiC2 ne sont pas sensibles aux chocs thermiques, leur structure stratifiée unique et leur comportement plastique à haute température peuvent atténuer l'effet des contraintes thermiques.
Le matériau à travers △ T = 1400 strength la résistance résiduelle aux chocs thermiques est toujours supérieure à 300MPa, les performances de résistance aux chocs thermiques des meilleures peuvent résister à une différence de température de 900 ℃. Dans le même temps, la céramique Ti3SiC2 présente les avantages d'une bonne résistance chimique, d'un traitement facile et d'un faible coût relatif des matières premières, ce qui en fait un matériau de meuble de four idéal à développer.
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