兩步法反應(yīng)燒結(jié)制備鈦化物陶瓷復(fù)合材料.pdf

1、結(jié)構(gòu)陶瓷大多具有高熔點(diǎn)、高硬度、較好的高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性以及耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，是一類具有重要實(shí)用價(jià)值的材料。但是，結(jié)構(gòu)陶瓷的脆性限制了其某些應(yīng)用，而制備納米復(fù)相陶瓷是提高其力學(xué)性能的有效途徑。傳統(tǒng)納米復(fù)相陶瓷的制備方法首先需要合成納米粉體，然后使用粉體進(jìn)行燒結(jié)。目前納米粉體成本昂貴，難以大規(guī)模制備。在燒結(jié)過(guò)程中，納米粉體比表面積大、活性高，晶粒生長(zhǎng)速度快，難以獲得晶粒尺寸細(xì)小的復(fù)相陶瓷。
　　 本文主要目的是尋找一種新型的燒結(jié)技術(shù)

2、，用來(lái)制備晶粒尺寸細(xì)小、性能優(yōu)異的復(fù)相陶瓷。本實(shí)驗(yàn)采用兩步法原位反應(yīng)燒結(jié)結(jié)合放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備了具有精細(xì)顯微結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷，相對(duì)于一步法制備的樣品，其晶粒更加細(xì)小，力學(xué)性能更好，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先采用金屬Ti粉與商用微米級(jí)的B4C粉體為初始原料制備TiB2/TiC復(fù)合材料。燒結(jié)制備了不同溫度、不同保溫時(shí)間以及不同燒結(jié)方法的四組TiB2/TiC復(fù)合材料，分別從密度、顯微結(jié)構(gòu)、室溫維氏硬度及斷裂韌性、MSP

3、強(qiáng)度等方面進(jìn)行對(duì)比考察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)一步法燒結(jié)樣品以及利用SPS迅速降低保溫溫度的兩步法燒結(jié)樣品的平均晶粒尺寸分別為1μm、200nm，其室溫維氏硬度與斷裂韌性相仿，分別為18.3GPa、4.9MPa.m1/2，MSP強(qiáng)度分別為833MPa、1095MPa?？梢?jiàn)由于擁有更加細(xì)小的晶粒尺寸，兩步法燒結(jié)樣品具有更高的強(qiáng)度。
　　 本文也采用了金屬Ti粉與商用亞微米級(jí)SiC粉體為初始原料制備Ti5Si3/TiC復(fù)合材料。制備了不同溫度、保

4、溫時(shí)間以及燒結(jié)方法的四組Ti5Si3/TiC復(fù)合材料，分別從密度、顯微結(jié)構(gòu)、室溫維氏硬度及斷裂韌性、MSP強(qiáng)度等方面進(jìn)行對(duì)比考察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)一步法以及利用SPS迅速降低保溫溫度的兩步法制備樣品的平均晶粒尺寸分別為300～400nm、200～300nm，其室溫維氏硬度與斷裂韌性相仿，分別為12.3GPa、3.7MPa.m1/2，MSP強(qiáng)度相類似，為460MPa左右。
　　 總之，本文采用兩步法原位反應(yīng)燒結(jié)結(jié)合放電等離子燒結(jié)(SPS)