tic_tib_2准共晶复合陶瓷的微观结构与凝固行为

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1、铸造技术Vol.33No.10··1156FOUNDRYTECHNOLOGYOct.2012TiC-TiB2准共晶复合陶瓷的微观结构与凝固行为潘传增，张靖，赵忠民，张龙(军械工程学院先进材料研究所，河北石家庄050003)摘要：采用超重力下燃烧合成技术，制备出TiC-40%TiB2准共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明，复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成。超重力下的燃烧化学将获得纯净的Ti-W-Cr-C-B合金液，并随即发生凝固反应。TiC在凝固过程中率先形核，TiB2依附于TiC形核析出，二者以合作方式生长，但是由于TiC较TiB2具有更快

2、的生长速率，从而形成TiC包覆TiB2片晶的准共晶组织。关键词：TiC-TiB2准共晶；复合陶瓷；燃烧合成；快速凝固；共晶转变中图分类号：TB331文献标识码：A文章编号：1000-8365(2012)10-1156-03InvestigationonMicrostructureCharacteristicandSolidificationBehaviorofTiC-TiB2Quasi-eutecticCompositeCeramicsPANChuanzeng,ZHANGJing,ZHAOZhongmin,ZHANGLong(InstituteofAdvancedMaterials,Or

3、dnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)Abstract：TiC-40%TiB2quasi-eutecticcompositeceramicswerepreparedbycombustionsynthesisunderhighgravity.XRD,SEMandEDSresultsshowthatthecompositesismainlycomposedoftheeutecticmicrostructuresofTiCmatrixandalargenumberofthefineTiB2plateletgrains,whichar

4、edisperseduniformlyinTiCmatrix.High-temperaturechemicalreactionresultsinthefull-liquidproducts,andtheintroductionofhighgravityinducestheStocksflowinthemelts,leadingtotheformationofpureTi-W-Cr-C-Bliquid.TiCsolidsastheprimaryphasesbegintoprecipitate,followingTiB2phasesnucleateandprecipitateonthesur

5、faceofTiCsolids,sothecoupledgrowthofTiC-TiB2eutecticoccurs.BecauseTiChaveafastergrowthratethanTiB2,finallyTiC-40%TiB2compositeceramicsareformedintheformofTiCcoatingTiB2lamellaequasi-eutectic.Keywords：TiC-TiB2quasi-eutectics;compositeceramic;combustionsynthesis;rapidsolidification;eutectictransfor

6、mation复合陶瓷的设计关键是组成相具有较好的物理化1实验学相容性，彼此不发生强烈的化学反应，且在热膨胀系数和弹性模量上遵循匹配适度原则，而TiC与TiB2能基采用原料为粒度同在30~63μm范围内的分析纯［1］本满足复合陶瓷的设计要求。TiC与TiB2在其密排晶Al粉、CrO3粉、WO3粉、ZrO2粉、Y2O3粉与石墨粉；平均面上具有相容性，晶格失配度仅有1.6%，其中TiC的粒度分别为3μm与34μm的分析纯B4C与Ti粉末。实验(111)与TiB2的(0001)界面为共格界面，良好的界面匹采用的主燃烧体系为(B4C+Ti+C→TiC+TiB2)，反应完［2］［3］配有利于陶瓷强度

7、、韧性的提高。Holleck等研究表成后将获得TiC-40%TiB2。此外，根据前期的研究成果［9］明：TiC与TiB2在2600℃左右可以形成共晶，在1600~可知，为了使反应物料在反应过程中产生全部液相1700℃下进行烧结，就可以得到完全致密的复合材产物并提高金属液相的密度，以达到促进燃烧反应和料。另外，为获得均匀分布的细晶组织、改善陶瓷性能，陶瓷熔体—金属液相—气相三者分离之目的，在燃烧［4］Vallauri等提出TiC-Ti