材料与化学工程学院
安徽省硅基新材料工程实验室在Ti3SiC2基复合材料研究取得系列成果
发布时间: 2021-03-08     浏览次数: 275

电接触材料广泛应用于卫星、火箭和加速器工程等航天和国防装备系统,具有信号输送、电路转换和远距离调节的重要功能。电弧对电接触材料的烧蚀作用极大缩短其使用寿命,给国家造成巨大经济损失。Ag-Ti3SiC2材料既具有陶瓷材料的低密度、高弹性模量、高热稳定性和良好的抗氧化性等优良特性,还具有金属材料优良的导热和导电性,是一种具有商业应用潜力的AgMAX相材料。近日,安徽省硅基新材料工程实验室黄晓晨博士领衔的非晶态材料科研团队在MAX相材料的Ti3SiC2基复合材料研究方面取得系列研究成果。

科研团队采用自制电弧烧蚀装置研究Ag-Ti3SiC2复合材料在不同电压下的电弧烧蚀性能。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、三维激光扫描共聚焦显微镜和拉曼光谱仪对材料烧蚀后的形貌特征和成分变化进行分析。相关结果发表在材料领域高水平期刊《Journal of Alloys and Compounds》,同时Ti3SiC2材料的制备方法获得一项授权国家发明专利。

科研团队系统研究了Ti3SiC2材料的电弧烧蚀性能,击穿电流随负载电压从3kv增加到10kvX射线光电子能谱表明,Ti3SiC2被分解氧化为TiO2SiO2,击穿强度随击穿次数的增加先减小后增大,表面形成了越来越多的氧化物,可观察到烧蚀后的裂纹、气孔和凹坑,相关结果发表在材料领域高水平期刊《Ceramics International》上。

科研团队还采用不同的放电电压对受电弓材料 Ti3AlC2 Cu-Ti3AlC2 进行电弧烧蚀性能研究,Ti3AlC2上的电弧要比 Cu-Ti3AlC2的电弧更加集中,伴随着更多的液滴飞溅。Cu-Ti3AlC2材料的电弧寿命和击穿电流都比 Ti3AlC2低,相关实验结果发表在《稀有金属材料与工程》上。

科研团队探讨了电子辐照Ti3AlC2材料结构性能的影响。采用原位观察法对Ti3AlC2材料进行电子辐照,经过辐照后,一部分原子被移除,其余的原子重新排列。材料中形成了层错、孪晶和空位等缺陷。Ti3AlC2材料首先转化为TiC,辐照时间延长,出现非晶晕,且非晶的强度光晕变得更强,产生更多的非晶材料。实验结果对Ti3AlC2材料在辐照环境下的应用具有指导意义。该项研究成果以“Electron irradiation mechanism of Ti3AlC2 material by in situ observation”为题,发表在材料领域高水平期刊《Materials letters》上。

该团队还承担安徽省自然科学青年基金项目、安徽省教育厅高校科研重点项目等。(撰稿:葛金龙;编辑:黄灿;审核:杨安升)


附:论文链接

1.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838819339878

2.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027288422032770X

3.http://www.rmme.ac.cn/rmme/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20190413&journal_id=rmme

4.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167577X19316933