TiB,2基可加工陶瓷的制备研究

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1、武汉理工大学砸一i．学位论文摘要陶瓷材料由于具有耐高温、高硬度、耐磨、抗腐蚀等诸多优点，在结构材料的应用中取得了令人瞩目的成就，但固有的脆性缺陷以及难加工问题限制了它的进一步广泛使用。根据陶瓷加工的材料去除原理，通过相应的组分设计和热处理工艺，可控制材料的显微结构及晶界应力．使陶瓷内部产生弱结合面。进而获得陶瓷材料的可加工性。本研究中选择具有优异性能的TiB2陶瓷为基体，六方BN为添加剂，通过Hybridization系统、行星球磨系统以及喷雾干燥系统等粉体表面改性方法和真空热压烧结技术来制备TiB：基可加工复相陶瓷。主要对粉体表面改性技术的工艺参数和特点进行研究，分析其

2、对粉体改性效果和材料性能的影响；通过优化相关工艺参数，制备可加工的TiB2基复相陶瓷，分祈其加]：原理。研究结果表萌，采用Hybridization系统、行星球磨系统以及喷雾干燥系统等机械方法均可实现BN对TiB2的粉体表面改性，且工艺简单，参数易控；其中喷雾干燥系统能够使复合粉末获得良好的球形化，效果最佳，经过真空热压烧结以后也可以获得良好的力学性能，断裂韧性达到4MPa．m“2，抗弯强度240MPa。通过优化粉体表面改性工艺参数，采用真空热压烧结技术可以制备出具有弱界面结构的TiB2／BN复相陶瓷。观察其显微结构，可以看出原料分布均匀，材料断裂时以沿晶断裂为主，使得材

3、料的断裂韧性得以提高。当BN含量大于20v01％时，所制得的TiB2／BN复相陶瓷材料具有良好的可机械加工性能。由于材料的破坏和加工都决定于材料内部微裂纹生成的难易程度和扩展程度，而材料内部裂纹的萌发、扩展和相互作用集中表现在材料的晶界和相界面上；因此，本研究通过有效的设计和控制界面结构，改变材料内部微裂纹的萌生和扩展条件，为可加工陶瓷的设计和制备提供新的研究途径。关键词：粉体表面改性；TiB2／BN复相陶瓷；弱界面结构；可加工陶瓷茎竖型!查堂婴：!三兰竺堡兰AbstractCeramicmaterialhasgotnotableaccomplishmentsinthed

4、omainOfstructuralmaterialbecauseofitsmanystrongpointssuchashightemperatureresistance，highrigidity，resistancetocorrosionandabrasion，eic．Whereas，theinherentbrittlenessandthedifficultytoprocessrestricteditsfurtheruse．OnthefoundationofthemateriaIremoveprincipleofceramicmachining，bycorrespondi

5、ngcomponentdesignandheattreatmenttechniques，wecanmakeweakbondplaneintheceramicandrealizeitsmachinabilitythroughcontrollingthemicrostructureandboundarystress．WechoseTiB2ceramicmaterialasthebasebodyintheresearchbecauseofitsexcellentperformance，Powdersurfacemodificationandvacuumhot—pressings

6、interingtechniquewereusedtomakemachinableTiB2ceramiccomposite．Theparametersandspecialtiesofthepowdersurfacemodificationtechniquesweremainlystudied．Atthesametime，theireffectsONtheoutcomesofpowdersurfacemodificationandthematerialcapabilitieswerealsoanalyzed．Onthebaseofourstudies，wecanmanufa

7、cturemechanicalTiB2compositeandanalyzethemachiningmechanismbyoptimizingcorrelativeapparatuses．TheoutcomesofourstudiesshowedthatthemechanicalmethodssuchasHybridizationsystem，planetballmillingsystemandspraydrynesssystemallcouldmakethepowdersurfacemodificationofBNtoTiB