反应烧结法制备(AlN,TiN)-Al2O3复合材料的研究.pdf

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1、复合材料学报第20卷第1期2月2003年ACTAMATERIAEC0MP0SITAESINICAVo1.20No.1February2003文章编号:1000-3851(2003D01-0012-04反应烧结法制备(AlN~TiND-Al2O3复合材料的研究龚红宇~尹衍升~李爱菊~刘英才~甄玉花~李春胜(山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室~济南250061D摘要:以Ti~A1~A1为初始粉料~通过750~800氮气保护下的中温焙烧~然后在1420~1550在氮气氛203下反应烧结~制备了不同配比的(A1N~TiND-A1复合材料O研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能

2、~显微结203构等的影响O用XRD~SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构O分析结果表明:A1N~TiN的形成~有助于材料的致密化并使其力学性能提高O组成为20Wt%(A1~TiD-A1的粉体在1520~30MPa~保温~保压30203min热压烧结条件下~与N2气反应可得到硬度(~RAD为94.1的高硬度的(A1N~TiND-A1203复合材料~该材料的抗弯强度为687MPa~断裂韧性(K为6.5MPam1/2ICDO关键词:TiN;A1N;A1复合材料;反应烧结203;中图分类号:TB332文献标识码:AREACTIONSINTERINGFABRICATIONOF(A

3、lN~TiND-AL2O3COMPOSITEG0NG~ongyu~YINYansheng~LIAiju~LIUYingcai~Z~ENYuhua~LIChunsheng(KeyLaboratoryofLiguidStructureand~eredityofMateria1ofEducationMinistry~ShandongUnivesity~Jinan250061DAbstract:The(A1N~TiND-A1203compositesWerefabricatedbyreactionsintering(A1~TiD-A1203poWdermixturesWithnitrog

4、enat750~800andsintering1420~1550innitrogen.TheeffectofpoWdercontentsandsinteringprocessonmechanica1properties~phasescompositesandmicrostructuresofcompositesWasresearchedbysomemethodssuchasXRDandSEM.Theexperimenta1resu1tsshoWthattheformationofA1NandTiNaidstocompactcompositesandincreasestheirme

5、chanica1properties.Reactionsintering20Wt%(A1~TiD-A1203poWderWithnitrogenin1520~30MPa~ho1ding30min~cou1dreceive(A1N~TiND-A1203composites~Whichpossesshardness~RAupto94.1~bendingstrength687MPa~andfracturetoughness6.5-1/2MPam.Keywords:TiN;A1N;A1203;composite;reactivesintering景[2]A1203是研究最为广泛的陶瓷~因

6、其具有许多;TiN的熔点高(~2950D~硬度大~化学稳定优良的性能~如硬度高~化学稳定性好~耐磨损能力性好[3]O将A1N~TiN与A1203复合~可利用其各自强等优点~是很有潜力的结构陶瓷O但与其他陶瓷材的优点~制备出高性能的高温结构材料O由于A1N~料一样~由于缺少滑移系~其本质脆性限制了A1203TiN的成本较高~本实验采用价格低廉的A1粉~Ti陶瓷的应用O增韧A1陶瓷的方法很多~其中颗粒粉及A1粉为初始粉料~采用直接氮化法[4]~使203203弥散增韧是有效的增韧方式之一~即通过在A1金属A1~Ti在烧结过程中与N气反应~直接得到2032中加入第二相粒子使其韧性显著提高

7、[1]OA1N为六性能良好的~致密的(A1N~TiND-A1复合材料~203方晶系结构~其热导率非常高(319Wm-1-1并进一步研究了该材料的力学性能以及微观结构等KD~耐高温~耐腐蚀~在结构材料领域有广泛的应用前特性O收稿日期:2001-07-13;收修改稿日期:2002-04-02基金项目:国家自然科学基金(50242008D;山东省自然科学基金(Y2001F01D作者介绍:龚红宇(1970-D~女~博士~讲师~主要从事纳米复合材料的研究O通讯作者:龚红宇~E-mai1:h