基于機械合金化法制備(Ti,W)C-Ni基金屬陶瓷組織性能的研究.pdf

1、本文以Ti,W,C單質(zhì)粉末為原料，采用機械合金化的方法制備(Ti，W)C固溶體粉末，并以制備出的(Ti，W)C固溶體粉末為硬質(zhì)相原料，金屬Ni為粘結(jié)相原料，采用真空燒結(jié)工藝，制備了(Ti，W)C-Ni基金屬陶瓷。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和抗彎強度測試儀、洛氏硬度計等分析測試手段研究了(Ti，W)C固溶體粉末和(Ti，W)C-Ni基金屬陶瓷的成分，顯微組織及室溫力學(xué)性能。
　　本文首先簡要綜述

2、了金屬陶瓷的分類，介紹了Ti（C,N）基金屬陶瓷的發(fā)展簡史，國內(nèi)外研究概況以及組織結(jié)構(gòu)和性能特點；其次簡單介紹了預(yù)固溶處理的意義，目前(Ti,W)C固溶體粉末的主要制備方法；然后著重就機械合金化法的發(fā)展歷史，球磨過程以及影響因素進(jìn)行了總結(jié)。最后，在前述基礎(chǔ)上提出本文的研究目的，意義及采用的技術(shù)路線。
　　研究了W含量以及球磨時間對(Ti，W)C固溶體粉末合成的影響。目標(biāo)成分為(Ti0.95,W0.05)C、(Ti0.9,W0.1)

3、C和(Ti0.85,W0.15)C的粉末經(jīng)不同時間的高能球磨后能夠得到(Ti,W)C固溶體粉末，目標(biāo)成分為(Ti0.8,W0.2)C的粉末經(jīng)24h高能球磨后，仍無反應(yīng)發(fā)生。在后續(xù)的熱處理過程中，目標(biāo)成分為(Ti0.95,W0.05)C、(Ti0.9,W0.1)C的粉末經(jīng)8h高能球磨后再在1200℃下保溫一小時，體系中殘余的W固溶到TiC晶格中，形成了(Ti,W)C完全固溶體。而經(jīng)8h高能球磨后的目標(biāo)成分為(Ti0.8,W0.2)C的粉末

4、在1300℃下保溫一小時后，體系中仍然有W未能固溶到TiC晶格中，未能形成(Ti,W)C完全固溶體。
　　在前述基礎(chǔ)上，研究了硬質(zhì)相中W含量對(Ti，W)C-Ni基金屬陶瓷組織性能的影響。隨著樣品硬質(zhì)相中W含量的增加，顯微組織中―白芯-灰環(huán)‖結(jié)構(gòu)以及無芯環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)目明顯增多。環(huán)形相的厚度增加，晶粒尺寸以及―黑芯-灰環(huán)‖結(jié)構(gòu)中黑色芯相的尺寸則減小。以完全固溶體為硬質(zhì)相原料的金屬陶瓷的晶粒要明顯比其他樣品的晶粒粗大?？箯潖姸扰c硬度隨著

5、硬質(zhì)相中W含量的升高而先增加后減小。在1450℃下燒結(jié)得到的金屬陶瓷具有最優(yōu)的力學(xué)性能，其抗彎強度為1693MPa，硬度為HRA89.5.以完全固溶體為硬質(zhì)相原料的金屬陶瓷其抗彎強度為1545MPa，硬度為HRA91.2.
　　研究了粘結(jié)相含量對(Ti，W)C-Ni基金屬陶瓷組織性能的影響。隨著樣品中粘結(jié)相含量的升高，樣品的晶粒尺寸增大，樣品的抗彎強度提高，而硬度則隨著粘結(jié)相含量的升高而降低。粘結(jié)相含量為20wt％的樣品綜合性能最