Ti-B體系復(fù)合材料在高溫高壓下的反應(yīng)燒結(jié)研究.pdf

1、本文簡(jiǎn)述了先進(jìn)陶瓷的發(fā)展及應(yīng)用前景、結(jié)構(gòu)陶瓷的性能及應(yīng)用領(lǐng)域。 作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，TiB陶瓷具有較輕的質(zhì)量、極好的熱傳導(dǎo)性、較好的導(dǎo)電性、較高的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的熱穩(wěn)定性，較高的硬度以及較高的彈性模量，可作為輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如軍用裝甲、航空航天領(lǐng)域中用的軸承、齒輪等。此外，實(shí)踐證明TiB陶瓷是鈦基復(fù)合材料的一種極好的增韌相，硼化鈦(TiB)在鈦基中具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，較低的殘余應(yīng)力和相對(duì)較高的韌化基體能力。

2、 在近十年來(lái)TiB復(fù)合材料受到了材料研究界的廣泛關(guān)注，在其合成、性能及應(yīng)用領(lǐng)域方面得到了廣泛的研究。就其合成方法來(lái)說(shuō)，有高溫自蔓延燃燒合成、反應(yīng)燒結(jié)技術(shù)，熱壓反應(yīng)方法、粉末冶金技術(shù)、火花等離子體反應(yīng)燒結(jié)等等，從發(fā)表的論文情況來(lái)看，還沒(méi)有人采用高溫高壓的方法合成Ti—B體系復(fù)合材料。 本論文選用高溫高壓的方法合成Ti—B體系復(fù)合材料的原因有一下幾點(diǎn)： (1)眾所周知，在高壓條件下合成的材料具有更好的致密性，而且高壓腔體

3、作為密閉系統(tǒng)，可以減少雜質(zhì)的引入。 (2)高溫高壓條件可能會(huì)優(yōu)化材料的某些性能。 (3)在高溫高壓條件下可能存在Ti—B體系的新相。 (4)在高壓下Ti與TiB<,2>和B有可能更容易反應(yīng)。 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原材料有Ti、TiB<,2>和B，根據(jù)熱力學(xué)分析結(jié)果，Ti與TiB<,2>和B的反應(yīng)生成TiB的自由能都是負(fù)值，因此，這兩個(gè)反應(yīng)都可正向進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)原料就是上述原材料采用不同的組分及混合方式混合而成。本論文

4、主要是對(duì)混合得到的實(shí)驗(yàn)原料在不同的壓力溫度條件下得到的Ti—B體系復(fù)合材料，進(jìn)行了物相分析和硬度測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： (1)在高壓下燒結(jié)溫度的較低的情況下出現(xiàn)未知峰，隨著溫度的升高，未知峰消失。 (2) 與真空爐燒結(jié)樣品的XRD圖譜相比較，高壓燒結(jié)樣品XRD圖譜中TiB的峰有明顯的寬化現(xiàn)象。高壓燒結(jié)樣品中的TiB晶體顆粒具有納米尺寸。 (3)在高壓下，以Ti和TiB<,2>為初始原料的樣品中TiB的含量隨著溫度的

5、升高而增多，并且樣品質(zhì)地的均一性也逐漸變好。 (4) 比較分別以Ti+TiB<,2>和Ti+B為初始材料的樣品，后者生成更多的TiB相。 (5)過(guò)量的鈦可以提高以Ti+TiB<,2>為初始原料的樣品中的TiB生成量。 (6)初始原料Ti+TiB<,2>的球磨過(guò)程可以降低反應(yīng)過(guò)程：Ti+TiB<,2>→TiB所需溫度，使反應(yīng)過(guò)程更容易進(jìn)行，而且使燒結(jié)樣品的微觀(guān)結(jié)構(gòu)更為均勻。 (7)高溫高壓下更為穩(wěn)定的組裝和