自蔓延高温合成法制备TiB2TiC复合陶瓷.pdf

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1、自蔓延高温合成法制备TiB2/TiC复合陶瓷13自蔓延高温合成法制备TiB复合陶瓷2/TiCSelf-prOpagating~igh-temperatureSynthesisOfTiB2/TiCCeramics朱春城张幸红徐强赫晓东(哈尔滨工业大学复合材料研究所哈尔滨150001DZ~UChun-chengZ~ANGXing-hOngXUGiang~EXiaO-dOng(CenterfOrCOmpOsiteMaterials~arbinInstituteOfTechnOlOgy~arbin15000

2、1ChinaD摘要:以Ti~B和C粉末为原料采用自蔓延高温合成与同时致密化工艺(S~S/P~IPD制备合成了不同原料配比4C的TiC-TiB复合陶瓷确定了反应原料的最佳配比为:Ti=B摩尔比DGX射线及SEM分析表明制备的24C=3=1(产物纯净无中间相的出现而且由于TiC/2TiB复合陶瓷组织中长条形状TiB相的存在使得该材料的力学性能22得到了提高G关键词:TiB复合陶瓷9燃烧合成2/TiC中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:1001-4381(2002D02-0013-03Abstra

3、ct:TiB2-TiCceramicsWereprOducedbySelf-prOpagating~igh-temperatureSynthesisandPseudO~OtIsOstaticPressingusingTiB4CandcarbOnpOWders.TheOptimalratiOOfthereactantpOWderWasdeterminedWhichisTi=B4C=3=1(mOlarratiOD.TheresultsOfXRdandSEManal-ysisshOWthatthefina

4、lprOductispureandnOinterphasesareappeared.ThemechanicalprOpertiesOfTiC/2TiB2areimprOvedbecausetheelOngatedplate-likeTiB2existinthemicrOstructure.Keywords:TiB2-TiCceramics9cOmbustiOnsynthesis钛的碳化物~硼化物~氮化物及它们的复合物由应制备TiC-TiB复合陶瓷:2于其具有硬度大~化学稳定性优良~质轻~耐高温~耐3

5、Ti+B4C=TiC+2TiB2(1D磨等优点[1]可以作为切削工具~喷沙嘴等结构材料4Ti+C+B4C=2TiC+2TiB2(2D还可以用作核反应堆的保护材料~航天推进系统和热6Ti+3C+B4C=4TiC+2TiB2(3D防护材料等[2]G与单相陶瓷材料相比含有TiC和上述反应的绝热温度T可由热容~生成焓等热adTiB2两相的复合陶瓷材料的总体性能有较大的提高[3]G力学函数计算出来根据公式制备TiC-TiB2复合陶瓷材料可以采用反应热压Tad法~等离子体放电烧结法~过渡塑性相烧结法以及添AH2

6、98=CPdT(4D298加燃烧助剂烧结法等[4]但这些方法工艺复杂成本计算出上述(1D-(3D式三个反应的T分别为ad高昂而且易出现中间相G本研究采用目前在材料合成[5]提3230K~3221K~3200K都远超过了MerZhanOv技术中引人关注并已为推广应用的另一技术自出的反应能自发维持的经验判据公式Tad>1800K蔓延高温合成(S~SD技术来制备TiC-TiB复合陶瓷G2说明这些反应都能够发生自蔓延高温合成(HD反这种方法的优点是高效~节能~工艺简单~产品质量应G高~成本低而且采用自蔓延高

7、温合成同时致密化技1.实验方法及工艺条件的选择术(S~S/P~IPD可以得到高致密度的产品G实验中所采用的原材料为:B粉末(平均粒径4C为10m纯度为93DTi粉(平均粒径小于44m1实验原理和方法纯度99D和碳黑(粒径为1m纯度99.5DG将1.1实验原理实验原料放于真空炉中90干燥24h然后按Ti=C高温下金属Ti和B4C发生化学反应根据本实=B4C(摩尔比D分别为3=0=1~4=1=1~6=3=验所选用的原料配比将主要考虑由以下几个化学反1配料得到的TiC=TiB2(摩尔比D分别为1=2~11

8、4材料工程/2OO2年2期=1~2=1,将混合料放于混料机中球磨24h,采用冷(1D-(3D式三个相应的化学反应方程式进行了反应,等静压方法将各混合料分别压制成相对密度约为文献[1]采用反应放电烧结法研究了配比为24/7Ti55%~尺寸为+55mm>7Omm的圆柱形预制坯,然后与1B4C(摩尔比D在14OO和16OO烧结时产物物将预制坯放入图1所示的反应器中进行自蔓延燃烧相的变化,发现当温度由14OO升至16OO时,产物合成反应,反应结束后立即施加18OMPa的压力,