【正文】 a） 1234 700℃下保溫1h的掃描電鏡背散射圖像及能譜圖。但是鋁粉含量的多少只會影響生成的目標產(chǎn)物的含量多少，并不會影響所發(fā)生的反應。 不同鋁過量在1250℃下燒結(jié)合成粉體的XRD圖譜，四種不同配比的原料在差熱分析中峰的位置和生成的產(chǎn)物種類并沒有變化。當在1250℃的溫度下保溫1h后，通過X－射線衍射結(jié)果分析，生成了目標產(chǎn)物Cr2AlC和少量的Cr7C3相，其他的金屬間化合物均已消失，結(jié)合CAlC三元相圖（）分析，認為這和鋁的燒損有關(guān)，鋁的燒損使鋁在三種原料中的百分含量減少所致，從而使生成物偏離出形成純凈Cr2AlC相的區(qū)域。，在1050℃溫度下原料中的單質(zhì)鋁、鉻和前期反應所形成的Cr9Al1Cr2Al、Al8Cr5全部消失，只有原料中的石墨還有殘留，并且生成了較多的Cr2Al相[18]。此結(jié)論也可以從反應動力學理論的角度得以論證，因為本實驗是一加熱的過程，而升高溫度能利于吸熱反應的進行，不利于放熱反應的進行，因此可以判斷850℃附近的弱吸熱峰和1050℃較強的吸熱峰對應著金屬間化合物Cr2Al的生成。由鉻－鋁二元相圖[7]也可以很直觀的看出。隨著溫度的升高，在850℃附近出現(xiàn)了一較弱的吸熱峰和一較寬的放熱峰，X－射線衍射分析表明在850℃前后加熱的樣品中出現(xiàn)了Al8Cr5和Al2Cr結(jié)晶相，因此，在850℃附近生成了金屬間化合物Al8Cr5和Al2Cr。在700℃附近出現(xiàn)了一強的放熱峰，X－射線衍射分析表明在700℃加熱的樣品中出現(xiàn)了Cr9Al17金屬間化合物。 原料（Cr:Al:C=2：：1）在不同溫度下的X－射線衍射圖譜，在661℃有一強的吸熱峰，對應著鋁的熔化。由于上述幾種不同配比的原料差熱分析時所出現(xiàn)的峰值并無變化，因此在研究合成Cr2AlC材料的反應路徑時我們就其一種配比（Cr:Al:C=2：:1）進行分析和討論。這是因為，不同的原料配比只是鋁原子的過量數(shù)不同，這是因為在制備Cr2AlC材料時溫度較高，而鋁粉的熔點較低，會產(chǎn)生流失和揮發(fā)。在1350℃時出現(xiàn)了較強的放熱峰。(SEM)和能譜分析(EDX)將經(jīng)過磨制、拋光、腐蝕（腐蝕劑為1HNO3∶1HCl∶1HF）后的試樣橫截面及拉伸后試樣斷口，在日立S570掃描電鏡上觀察顯微組織和斷口形貌；在JEOL JCXA733電子探針儀上觀察材料橫截面上的元素分布特征。為保證測試精度，所用試樣表面經(jīng)仔細拋光。升溫過程中記錄溫度的變化。用鑷子取其部分放入差熱分析儀（WCT2C型）的坩堝中做熱分析，以Al2O3做為參比物。實驗所采用的原料為鉻粉、鋁粉和石墨按上述四種不同配比在混料機中球磨24小時的粉末。 材料分析測試 熱分析為了優(yōu)化合成時的工藝參數(shù)，尤其是確定生成目標產(chǎn)物的反應溫度，就需要對生成目標產(chǎn)物的反應溫度進行研究?！?燒結(jié)溫度：以差熱分析的結(jié)果為參考，分別定為700℃、850℃、950℃● 壓力制備：初始壓力5MPa,達到最高燒成溫度時壓力升到25MPa,隨溫度保壓1h。涂脫模劑模具清理、組裝模 具攤 料刮 料初 壓投 料稱 料熱壓燒結(jié)取 模卸 模 熱壓燒結(jié)制備Cr2AlC塊體材料工藝流程圖● 真空度：● 溫度：200℃之前，30℃/min的升溫速度，旨在排出空氣，200℃之后，以60℃/min的升溫速度。 本實驗通過真空燒結(jié)壓機（RXJ2000K型，活塞直徑 125mm，額定壓力 250KN，額定油壓 20MPa，壓頭尺寸 250mm250mm）進行熱壓燒結(jié)，由于采用的為石墨模具（36mm3mm4mm），模具中的石墨在高溫下將和原料中的鋁粉和鉻粉發(fā)生反應，因此用六方氮化硼做為脫模劑。但是，由于制備上非常困難，有關(guān)Cr2AlC制備和性質(zhì)方面的報道非常有限。 實驗過程及設(shè)備 塊體的制備是進行材料金相分析、掃描電鏡分析和測定材料硬度的基礎(chǔ)。（l)熱壓初期 在外加應力作用下，相對密度迅速增大，粉粒重排、晶界滑移引起的局部碎裂或塑性流動傳質(zhì)，將大型堆積空隙填空；（2)熱壓中期 密度增加顯著減慢，其傳質(zhì)動力是在壓力下空間格點擴散以及晶界氣孔消失。這就是機械力轉(zhuǎn)變?yōu)閭髻|(zhì)動力的過程。便出現(xiàn)明顯的空格點濃度差。由于壓應力的作用，受壓晶界處的空格點附近將出現(xiàn)較高的空格點濃度。當壓力小、溫度低的時候，粉粒間的嚙合摩擦力大于這種剪應力，滑動不能出現(xiàn)，隨著溫度上升，粉粒的可塑性增加，機械強度下降，若有足夠大的壓應力出現(xiàn)時，晶界就能夠滑移。在外加應力的作用下，坯體中的粉料有直接充填堆集間隙的趨勢。 熱壓燒結(jié)有晶界滑移傳質(zhì)和熱壓蠕變傳質(zhì)，是普通燒結(jié)過程所沒有的。 熱壓制備Cr2AlC塊體材料[10] 熱壓燒結(jié)是在高溫下加壓，促使壞體燒結(jié)的方法?！?保溫時間：在最高燒成溫度保溫1h。達到最高燒成溫度時保溫1h。將取出的片狀試樣在研缽在研磨成粉體。因此可把原料先壓制成片狀，然后在坩堝底部鋪上六方氮化硼，再把片狀原料放在其上面，用六方氮化硼埋住片狀原料試樣，最后在最上層均勻的撒上一層石墨（防止少量的空氣與原料反應）。 Cr2AlC粉體的制備粉體的制備是進行X衍射分析的必要條件，另外粉體的制備也為后續(xù)的研究和分析提供先決條件，比如粉體試樣的粒度分析和顆粒表面顯微分析。鉻 粉鋁 粉石 墨混合球磨24h（室溫）無水乙醇真空干燥1h( 85℃) 原料混合研磨流程圖50 181。這樣使得到的原料不但混合均勻而且粒度可達微米級以細。確定為以下三種體系：（a）Cr:Al:C=2：：1（b）Cr:Al:C=2：：1（c）Cr:Al:C=2：：1 試驗材料制備 原始粉末混合制備將鉻粉、鋁粉和石墨按照上述不同的配比進行稱重，并以無水乙醇為研磨介質(zhì)，以瑪瑙為研磨體在行星式混料機中球磨24小時（轉(zhuǎn)速約為85轉(zhuǎn)/分鐘），然后將取出的粉體在真空（）干燥箱中干燥2h使酒精揮發(fā)完全。另外有關(guān)文獻報道，以Cr粉、石墨和Al粉為原料，采用了熱壓法制備了Cr2AlC陶瓷材料，當原始組分中Al過量底于20at％時，樣品中的組相為Cr2AlC，另有微量的Cr7C3相，Al過量超過20at％時，樣品為Cr2AlC單相[13]。 表2－1 原始粉料特征原料名稱 純度 粒度 熔點（℃） 原子量 生產(chǎn)廠家鉻粉 ％ 300目 1857 鄭州金屬粉末公司鋁粉 ％ 300目 661 鄭州金屬粉末公司石墨 ％ 約3000目 3500 鄭州 （a） （b） 鉻粉（a）和鋁粉（b）在光學顯微鏡下的圖片（放大100倍） 原料配比設(shè)計用元素單質(zhì)粉末合成制備Cr2AlC材料時，所合成的材料的純度與原始配比中Al的配比密切相關(guān)，這是因為在試樣加熱到高溫時，由于鋁的熔點較低，在660℃左右就開始熔化，因此在高溫合成時必將造成鋁的流失和揮發(fā)，而鉻的熔點較高，不易揮發(fā)和流失，同時在氬氣保護下石墨不易氧化。同時也為合成其他高性能陶瓷材料提供新的思路。旨在探索合成Cr2AlC材料時在不同溫度階段所形成的中間產(chǎn)物，以及不同工藝參數(shù)（如原料配比、溫度）對生成目標產(chǎn)物的影響，從而確定設(shè)計方案。Cr2AlC三元層狀可加工陶瓷作為M2AlC系材料中的一員，因具有如前所述的多種優(yōu)越性能，必將成為一種有用的新材料。 在高溫下有良好的抗氧化性、耐熱震性、較高的斷裂韌性、顯著的塑性變形并能保持較高的強度，非常適合做在高溫、化學腐蝕條件下工作的各類減摩構(gòu)件，如化學反應釜的攪拌器的軸承、風扇軸承、特殊的機械密封件等。結(jié)果表明，Cr2AlC在這五種六方中擁有最高的體積模量、剪切模量、和楊氏模量，它的值甚至大于Ti3SiC2的值，許多專家認為這和化合物中CrAl、CrC之間的高鍵能有關(guān)，這說明Cr2Al可能是一種潛在的有用的新材料。對于Mn+1AXn化合物，雖然報道有五十種之多，但關(guān)于它們的研究卻相對較少，更缺乏系統(tǒng)的研究。使得材料具有層狀結(jié)構(gòu)和自潤滑性,周延春等人用從頭計算法計算結(jié)果表明[3]: Cr2AlC結(jié)構(gòu)中同時包含有金屬鍵、共價鍵和離子鍵。Cr2AlC是典型的三元層狀化合物。顧名思義，他們的共同特征就是具有層狀的晶體結(jié)構(gòu)，是同屬于六方晶系的碳化物或氮化物，因其具有優(yōu)異的綜合性能而受到廣泛關(guān)注，比如高電導、高熱導和高模量，同時具有良好的抗熱震性能、抗氧化性能和可加工性能等。這是導致制備Cr2AlC材料較為困難的主要原因，同時這也是目前材料工作者急需要解決的問題。從相圖可知，形成單一相的Cr2AlC區(qū)域只為一點，在制備過程中很容易產(chǎn)生較多的Cr7CAl4CCr3Al2和Cr5Al8相。[4]。本文主要介紹了CrAlC系三元層狀可加工陶瓷材料反應體系的設(shè)計和反應路