TaC含量對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷抗熱震性能的影響.pdf

1、本文采用傳統(tǒng)的粉末冶金制備工藝,在確保金屬陶瓷綜合性能優(yōu)良的前提下,制備了含0～6 wt.％TaC的TiC-TiN-WC-Mo-Ni系金屬陶瓷。借助金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)及其配備的能譜儀(EDS)等分析手段和抗彎強(qiáng)度測(cè)試儀、洛氏硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)等測(cè)試設(shè)備研究了不同TaC含量的Ti(C,N)基金屬陶瓷的顯微組織和力學(xué)性能,通過壓痕-急冷法研究了TaC含量對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷抗熱震性能的影響。
　　本文首

2、先綜述了金屬陶瓷的發(fā)展概況及抗熱震性能的研究進(jìn)展,概述了化學(xué)成分對(duì)金屬陶瓷組織和性能的影響,總結(jié)了金屬陶瓷抗熱震性能的評(píng)價(jià)理論,并在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究目的和意義。
　　研究了TaC含量對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷顯微組織的影響。隨著TaC含量的增加,金屬陶瓷微觀組織中除了典型的黑芯-灰環(huán)結(jié)構(gòu)外,出現(xiàn)較多的白芯-灰環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)TaC的添加量小于2wt.％時(shí),金屬陶瓷的晶粒尺寸隨TaC含量的增多而略有減小;含2wt.％TaC的金屬陶

3、瓷晶粒最細(xì)小,組織最均勻,且環(huán)形相厚度適中;繼續(xù)增大TaC的添加量,組織中未溶解的黑色硬質(zhì)相顆粒增大且數(shù)量增多,晶粒尺寸略有增大。
　　通過測(cè)試含0～6 wt.％TaC金屬陶瓷的室溫力學(xué)性能發(fā)現(xiàn),隨著TaC含量的增加,金屬陶瓷的洛氏硬度逐漸增大,從HRA87.5增大到HRA90.7。其抗彎強(qiáng)度則呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),當(dāng)TaC的含量為2wt.％時(shí),金屬陶瓷的抗彎強(qiáng)度最大,為2188MPa。金屬陶瓷的斷裂韌性隨TaC含量的增加而逐漸減小

4、,從15.2MPa·m1/2降至14.3MPa·m1/2。
　　采用壓痕-急冷法測(cè)試和分析不同溫度和不同熱循環(huán)次數(shù)下壓痕裂紋的擴(kuò)展情況。結(jié)果表明,金屬陶瓷表面的壓痕裂紋隨著熱循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸長(zhǎng)大,并且隨著熱循環(huán)溫度的升高,熱循環(huán)沖擊過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力逐漸積累,導(dǎo)致金屬陶瓷表面的壓痕裂紋生長(zhǎng)速率顯著增大。在熱循環(huán)過程中,裂紋主要沿陶瓷相/金屬相界面或在金屬相中擴(kuò)展,硬質(zhì)相基本不受影響,因而多次熱震后,金屬陶瓷的硬度損失非常小,均