Ti(C,N)基金屬陶瓷的強(qiáng)韌化工藝及性能研究.pdf

1、Ti(C,N)基金屬陶瓷憑借其優(yōu)良的高溫力學(xué)性能，是一類重要的工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有廣泛的發(fā)展空間，能夠應(yīng)用于宇航工業(yè)、機(jī)械加工、石油化工、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。但由于具有傳統(tǒng)陶瓷的共性缺點(diǎn)，強(qiáng)韌性不足，因而，這類材料的推廣應(yīng)用受到了限制。因此，開展Ti(C,N)基金屬陶瓷材料強(qiáng)韌化性能的研究十分必要。本文采用真空燒結(jié)技術(shù)成功制備了Ti(C,N)基金屬陶瓷材料，系統(tǒng)研究了材料的原始成分配方、燒結(jié)工藝、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能之間的關(guān)系。
　　

2、研究了燒結(jié)工藝和金屬粘結(jié)相Ni/Co配比對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：金屬粘結(jié)相成分為10％Ni5%Co的試樣，經(jīng)1220℃×2h保溫平臺(tái)和1450℃×50min燒結(jié)后，具有典型的“芯-環(huán)”結(jié)構(gòu)且分布均勻、組織細(xì)小致密、孔隙率低，密度和相對(duì)密度分別為5.91g/cm3和95.6%。相比于無(wú)保溫平臺(tái)的燒結(jié)體，顯微硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高了19.1%、153.9%和18.4%。裂紋擴(kuò)展方式主要是沿晶斷

3、裂，部分為穿晶斷裂。斷口表面呈現(xiàn)大量顆粒從基體中拔出時(shí)所留下的窩痕，細(xì)小均勻，并伴有金屬粘結(jié)相塑性變形后留下的撕裂棱，撕裂棱發(fā)達(dá)，層次感強(qiáng)。
　　研究了燒結(jié)工藝和稀土Y2O3添加量對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1500℃燒結(jié)50min后，組織細(xì)小、均勻、致密，密度和相對(duì)密度分別為5.79g/cm3和94.4%。裂紋擴(kuò)展方式主要是沿晶和穿晶形成的混合型斷裂，斷裂面呈現(xiàn)大量細(xì)小的韌窩痕，未拔出的硬質(zhì)相

4、顆粒依附于發(fā)達(dá)的樹枝晶基體周圍，組織致密，相界面結(jié)合良好。當(dāng)Y2O3添加量為0.8wt%時(shí)，材料的綜合力學(xué)性能達(dá)到最好，而Y2O3的過(guò)多添加與富集，會(huì)導(dǎo)致組織中脆性中間相的生成，對(duì)材料的強(qiáng)韌化產(chǎn)生不利影響。
　　研究了燒結(jié)工藝和碳纖維添加量對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1500℃燒結(jié)50min的試樣，組織更為致密、細(xì)小、均勻，相界面結(jié)合良好，環(huán)形相厚度適中，呈現(xiàn)出混合型的斷口形貌。材料的力學(xué)性能隨