納米復合Ti（C，N）基金屬陶瓷材料研究.pdf

1、本論文采用熱分析（TG）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、X射線能譜（EDS）、O/N測定儀等實驗手段系統(tǒng)地研究了納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷材料的成分、制備工藝、組織結構與性能等之間的關系。 論文首先綜述了Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展概況和研究進展，總結了Ti(C,N)基金屬陶瓷的晶粒細化、成分及添加劑對Ti(C,N)基金屬陶瓷組織和性能的影響，并對相關材料－硬

2、質合金的晶粒細化研究現(xiàn)狀進行了簡述；總結了納米粉末的壓制成型技術、壓制特性及相關壓制理論、納米燒結技術和納米燒結特性。在此基礎上指出了本文研究的目的和意義。首先研究了化學成分、粉末粒度及壓制工藝參數(shù)對Ti(C,N)基金屬陶瓷混合粉末可壓制性的影響，建立了組分壓制特性與金屬陶瓷混合粉末壓制特性之間的計算公式，且計算值與實驗結果相吻合，并且，還從理論上分析了金屬－陶瓷混合粉末壓制過程的微觀力學作用機制。 研究了以聚乙烯醇為基，分別添

3、加甘油、聚乙二醇與石蠟的多組元有機物成形劑對納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷混合粉末可壓制性、素坯強度、燒結試樣機械性能和孔隙率的影響。試驗結果表明：在四種有機物成形劑中，聚乙烯醇＋石蠟的有機物組成熱分解特性對于脫脂過程的進行最為有利，且添加了該成形劑的金屬陶瓷孔隙率較低，綜合機械性能最好。對納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷熱壓燒結工藝、及材料在熱壓燒結過程中的致密化過程、相變特點和組織特征進行了系統(tǒng)的研究。研究結果表明：金屬陶瓷致密性

4、主要受熱壓壓力影響，物相之間的相變反應程度主要受燒結溫度影響；1400oC下保溫20min所獲得的金屬陶瓷綜合機械性能最好。 納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷熱壓燒結過程中VC添加劑對晶粒長大的抑制作用規(guī)律為：納米硬質相顆粒在從納米尺寸長大到接近1μm的過程中，VC未起到抑制晶粒長大的作用，隨著燒結過程的繼續(xù)進行，VC對晶粒的細化作用明顯，但是當晶粒長大到接近5μm時，VC使發(fā)生異常長大的晶粒面積占金屬陶瓷面積的比例分數(shù)增加。

5、 對納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷燒結過程中孔隙率與晶粒長大之間的關系、氧脫除規(guī)律進行了研究。研究表明：與壓制力分別為150MPa和300MPa的金屬陶瓷相比，壓制力為50MPa的金屬陶瓷燒結過程中含有較多的孔隙、尤其是開口孔，試樣燒結后晶粒長大量最少、晶粒最??；1200oC固相燒結30min，氧含量從2.99wt﹪減少到0.31wt﹪，隨著燒結的繼續(xù)進行，氧脫除速率降低，燒結720min后，金屬陶瓷中仍有0.21wt﹪的氧沒有

6、去除。 嘗試將二階段真空燒結法用于納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備上，研究表明：與常規(guī)燒結工藝相比，二階段燒結工藝能較好的控制晶粒的長大，并通過該方法制備出晶粒尺寸為400nm、抗彎強度為1913MPa，硬度為HRA89的金屬陶瓷。 研究了納米硬質相添加成分與添加量對納米復合Ti(C,N)基金屬陶瓷晶粒大小和機械性能的影響。研究表明：納米TiC及TiN的復合添加，隨添加量的增加，金屬陶瓷線收縮率增大、發(fā)生顯著收縮的