TiB2复相陶瓷材料的制备及性能.pdf

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1、第41卷第3期人工晶体学报V01．4lNo．32012年6月JOURNAL0FSYNTHETICCRYSTALSJune．2Ol2原位合成ZrO2／TiB2复相陶瓷材料的制备及性能潘培道，刘孝光，孙小燕，王长春(池州学院机电工程系，池州247000)摘要：以3Y．ZrO：为基体，用TiC和BC为原料反应生成TiB，原位合成了ZrO／TiB复相陶瓷材料，测试和分析了复合材料的抗弯强度、维氏显微硬度和断裂韧性。结果表明：原位生成的TiB对基体起到较好的增韧补强作用。当TiB的质量分数为30％时，复合

2、陶瓷的综合力学性能最好，其抗弯强度、维氏显微硬度及断裂韧性分别达到1060MPa、14．5GPa和11．2MPa·m。关键词：ZrO：／TiB：复相陶瓷；原位合成；力学性能；微观结构中图分类号：TQ174文献标识码：A文章编号：1000-985X(2012)03-0759-05FabricationandPropertiesofZrO2／TiB2CompositeCeramicMaterialsbyIn-situSynthesisPANPei—dao，LIUXiao—guang，SUNXiao—

3、yan，WANGChang—chun(DepartmentofMechanicalandElectficMEngineering，ChizhouCollege，Chizhou247000，China)(Received29January2012，accep~d12Mawh2012)Abstract：ZrO2／TiB2compositeswassynthesizedusingTiCandB4Casrawmaterialsbyin·situsynthesisonthebasisof3Y—ZrO2．T

4、hebendingstrength，Vicke~microhardnessandfracturetoughnessofthecompositeweretestedandanalyzed．Theresultsshowthat3Y—ZrO2istoughenedandstrengthenedbyin—situsynthesizedTiB2particles．whenthemaasfractionofTiB2is30％，thecompositehasthebestmechanicalpropertie

5、s，anditsbendingstrength，Vicke~microhardnessandfracturetoughnessarol060MPa，14．5GPaand11．2MPa·m，respectively．Keywords：ZrO2／TiB2composites；in—situsynthesis；mechanicalproperties；microstructure1引言氧化锆陶瓷具有较好的常温力学性能(如高强度、高韧性等)和低热导率及抗化学腐蚀稳定性好等优良性能，但由于其较低的硬度和低

6、温老化等特点而限制了其应用范围引。向氧化锆基体中添加高硬度、高熔点的硬质相颗粒即复相化是改善其性能的有效途径之一]，其复合材料作为刀模具材料得到较广泛的应用。Basu等刚通过向ZrO基体中直接加入一定量的TiB颗粒制得的ZrO：／TiB复相陶瓷材料获得了良好的综合力学性能。已有研究工作坩表明通过适当的原位反应可以获得颗粒细小、分布均匀的第二相，并能有效阻止晶粒二次长大。本工作就是从这一角度出发，同时为避免TiB粉末活性高、易水解、吸潮等缺点，通过用TiC和B4c化学反应在3Y—ZrO基体中原位生

7、成TiB：，用热压烧结工艺制得ZrO：／TiB复相陶瓷材料。收稿日期：2012-01-29；修订Et期：2012-03-12基金项目：安徽省科技计划资助项目(10020203045)；安徽省高校自然科学研究资助项目(kj2010B132)作者简介：潘培道(1966-)，男，安徽省人，副教授。E-mail：panpeidao@cgu．edu．ca760人工晶体学报第41卷2实验2．1样品制备实验所用原料均为市售产品：3Y．ZrO：为山东晶鑫材料科技有限公司生产，平均粒径为0．5Ixm；BC为牡丹江

8、金刚钻碳化硼有限公司生产的W5粉，平均粒径为3．3m；TiC为株洲广源硬质材料有限公司生产，牌号为Ftic-2，平均粒径为2．0m。样品按表1进行配料，表中数据为质量分数，TiC和Bc理论质量之比为2．17：1，为使反应完全，实际取二者质量之比为2．33：1。表中YZB10表示复合材料中TiB：理论含量为10％，余类推。以无水乙醇和YG8硬质合金球为介质进行湿法球磨12h，球料比5：1，真空干燥后100目过筛备用；称取一定量的混合料装入石墨模具中，在热压炉中进行热压烧结，所采用的热压工艺参数为：