tiblt2gtfenial金属陶瓷的制备与性能研究

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1、摘要TiB：陶瓷具有优良的物理化学性能和机械力学性能。它除了具有非常高的硬度和弹性模量外，还表现出了一系列良好的特性——导电性、高熔点、耐磨损、重量轻以及高化学稳定性，其应用前景十分广阔。但是TiB：材料较高的制作成本以及较差的烧结性为材料制备带来了困难，同时TiB2的常温脆性阻碍了它的实际应用。加入金属助烧剂是改善陶瓷材料脆性及烧结性能的一个主要方式。本文选择Fe—Ni．A1作为复合助烧剂，采用热压烧结方法制备了TiB2．Fe—Ni—AI金属陶瓷，研究了金属含量、烧结温度、加压方式比对材料力学性能的影响，分析了材料结构与性能之间的关系，并探讨

2、了材料的烧结机理。金属助烧剂的含量与组成对材料的烧结性能和结构有很大的影响。随羞助烧剂含量的增加可以有效地降低材料的烧结温度，实现活化烧结。助烧剂组成对材料性能也有一定的影响。随着金属Al含量的增加，试样的相对密度、硬度及抗弯强度是先增加后降低。随着金属总含量的变化，金属总含量为2v01％时，可以得到抗弯强度为711MPa，硬度为92．9的TiB2．Fe．Ni—AI金属陶瓷。烧结温度影响热压烧结过程。对于同一组成的原料(金属含量为7v01％，10v01％的粉料)，当烧结温度升高时，试样的硬度及抗弯强度是先增加后减小，均在1550。C时出现了峰值

3、。实验得到的结果为：在烧结温度为15504C，保温时间为60分钟，金属总含量为7v01％(其中，Fe：Ni：AI=3：I：3)时，可以得到抗弯强度为659MPa，硬度为92．6的TiB2一Fe—Ni．A1金属陶瓷。烧结压力是热压烧结过程中的一个重要参数，使用金属含量为3v01％的粉料，研究加压方式对材料性能的影响的实验结果表明：当采用阶梯加压1(在烧结温度前5分钟内将压力加到最大)方式时，达到的试样性能较好——硬度92．7，抗弯强度689MPa。对显微结构的研究表明：lib2颗粒的大小比较均匀，在局部区域，有大颗粒的出现；金属助烧剂比较均匀的弥

4、散在TiB：基体中，且多分布在晶界处；金属A1被氧化，它的分布也比较均匀，沉积在TiB2形成的多晶粒晶界上。Al的氧化，使得原料中的O、C等杂质没有完全被金属Al“清除”，部分Fe、Ni分别与TiB2反应生成了脆性硼化物，体系润湿性下降；同时，在TiB2晶粒三角晶界处存在着一些杂质沉积相，它主要包括中Ti02、TiC，可能影响了材料的性能。对材料烧结机理的研究表明：烧结初期材料致密化主要贡献来自于颗粒的塑性变形；烧结中期以物质扩散为主；烧结后期对致密度影响不大，主要是晶粒形状和界面的调整。关键词：金属陶瓷，热压烧结，烧结机理，力学性能，显微结构

5、IIAbstractTiB2ceramicshaveexcellentphysical—chemicalpropertiesandmechanicalproperties．Apartfromitsextremelyhighhardnessandelasticmodulus，TiB2exhibitshighelectricalconductivity；meltingtempemtureandwearresistance，lowspecificweightandrelativelygoodchemicalstability，TiB2ceramics

6、areverypromisinginmodemindustry．Themainproblemsthatlimittheapplicationof"lib2ceramicsinclude：highpriceofTiB2rawmaterials，lowsinteringactivityandtheinherentbrittleness．Addingofmetalisanimportantwaytoimprovethemechanicalpropertiesofceramics．Inthispaper，liquidphasesinteringofTi

7、B2ceramicswiththeadditionsofFe-Ni—A1asbinderphaseswasattemptedbyhotpressingtechnology．Theeffectsofmetalcontent，sinteringtemperatureandpressuremodesonmechanicalpropertiesofTiB2materialswerestudied，therelationshipbetweenmicrostructureandmechanicalpropertieswasanalyzed，andthesi

8、nteringmechanismwasalsodiscussed．Themicrostructureandmechanicalpropertiesof