放電等離子燒結制備TiC--TiB2陶瓷復合材料.pdf

1、TiC和TiB2均具有很高的熔點、硬度、化學穩(wěn)定性、導電性、導熱性及相對低的熱膨脹系數(shù)等特性，故被認為是極具潛力的高溫結構陶瓷材料，在特殊電極、切削刀具、耐磨零部件以及其他特殊行業(yè)具有廣泛的應用。目前國內(nèi)外報道的TiC-TiB2復合材料的制備主要有自蔓延高溫合成、無壓液相燒結、熱壓燒結、反應燒結以及浮區(qū)和電弧熔煉等方法，其中報道最多的是采用自蔓延高溫合成也稱燃燒合成技術。放電等離子燒結(SPS)的熱效率高、燒結溫度低、時間短、升降溫快，

2、對于難燒結材料的燒結致密化獨具優(yōu)勢。而目前有關SPS燒結法合成TiC-TiB2陶瓷復合材料的報道尚不多見。本試驗采用SPS燒結制備技術，制備了分別添加金屬Ni，Cu或Ti的TiC-TiB2陶瓷復合材料，并詳細研究了添加金屬的種類、燒結溫度和保溫時間對TiC-TiB2陶瓷復合材料的物相、顯微結構、體積密度及力學性能的影響。
　　實驗結果表明:(1) XRD物相分析顯示，上述三個系列陶瓷復合材料的基體相均為TiC和TiB2兩相，而Ti

3、C-TiB2-Cu系列的樣品除了基體相還檢測到少量Cu存在。(2) SEM顯微組織觀察顯示，上述三個系列陶瓷復合材料的基體TiC和TiB2相均勻分布，且金屬相多分布于相界和晶界處。其中TiC-TiB2-Ni陶瓷復合材料的基體上觀察到部分納米級彌散顆粒分布在基體相中，經(jīng)分析其為金屬間化合物NiTi2相，這是TiC-TiB2-Ni陶瓷復合材料獨有的形貌特征。(3)上述三個系列陶瓷復合材料均呈現(xiàn)出穿晶和沿晶斷裂的混合斷裂方式，而添加Ni和Cu

4、體系的斷口形貌的韌性斷裂特征更為明顯。(4)采用TiC、TiB2和金屬Ni為原料，在真空下，經(jīng)1400℃×5 min SPS燒結，可以制備出綜合性能最佳的TiC-TiB2-Ni陶瓷復合材料，其體積密度、維氏硬度和斷裂韌性分別為4.92 g/cm3、21.3 GPa和4.85 MPa·m1/2。采用TiC、TiB2和金屬Cu為原料，在真空下，經(jīng)1600℃×5min SPS燒結，可以制備出綜合性能最佳的TiC-TiB2-Cu陶瓷復合材料，其