納米復(fù)合碳氮化鈦基金屬陶瓷的組織與性能研究.pdf

1、Ti(C，N)基金屬陶瓷具有優(yōu)良的硬度、紅硬性、耐磨性，良好的熱導(dǎo)率以及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和抗粘結(jié)能力，因而被廣泛應(yīng)用于機械加工中的工具材料。本論文采用微波燒結(jié)技術(shù)并結(jié)合納米Si3N4或BN粒子復(fù)合制備了Ti(C，N)基金屬陶瓷。研究了燒結(jié)溫度、保溫時間、燒結(jié)氣氛和納米粒子添加量對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律;并利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察并分析了Ti(C，N)基金屬陶瓷的顯微組織與斷口形貌及其元素分布，得出了如下研究結(jié)果:
　　1.

2、微波燒結(jié)技術(shù)可以制備出晶粒細小、組織均勻、結(jié)構(gòu)致密、力學(xué)性能較好的碳氮化鈦基金屬陶瓷。在氮氣與氨氣燒結(jié)氣氛下，燒結(jié)溫度1500℃，保溫30min時，金屬陶瓷力學(xué)性能達到最佳。納米Si3N4和BN復(fù)合碳氮化鈦基金屬陶瓷的抗彎強度與硬度隨燒結(jié)溫度的升高以及保溫時間的延長呈先增加后下降的趨勢。
　　2.經(jīng)氬氣與氮氣氣氛燒結(jié)后，納米Si3N4和BN復(fù)合后的碳氮化鈦基金屬陶瓷的力學(xué)性能均較未添加納米材料時有顯著提高。隨著第二相納米粒子添加量

3、的增加，金屬陶瓷的相對密度有一定程度下降，而金屬陶瓷的力學(xué)性能呈先增大后減小的趨勢。經(jīng)氮氣氣氛燒結(jié)后:納米Si3N4復(fù)合的金屬陶瓷抗彎強度和硬度在納米Si3N4含量為2.0％時達到最大值，分別比未加納米材料時提高了25.2％和1.3％;納米BN復(fù)合的金屬陶瓷抗彎強度和硬度在納米BN含量為1.5％時達到最大值，分別比未加納米材料時提高了21.6％和1.5％。經(jīng)氬氣氣氛燒結(jié)后:納米Si3N4復(fù)合的金屬陶瓷抗彎強度和硬度在納米Si3N4含量為

4、1.0％時達到最大值，分別比未加納米材料時提高了25.7％和2.0％;納米BN復(fù)合的金屬陶瓷抗彎強度和硬度在納米BN含量為1.5％時達到最大值，分別比未加納米材料時提高了15.9％與2.0％。
　　3.納米Si3N4和BN顆粒的加入能促進Ti(C，N)顆粒的溶解，抑制硬質(zhì)相顆粒的長大，致使金屬陶瓷的晶粒較小，分布均勻。經(jīng)氮氣氣氛燒結(jié)的納米Si3N4/BN復(fù)合碳氮化鈦基金屬陶瓷的斷口出現(xiàn)較多韌窩，且晶粒明顯變細，因而硬度較高;而經(jīng)氬