TiB-,2--AlN復(fù)相陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、TiB<,2>陶瓷具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能和機(jī)械力學(xué)性能，它除了具有非常高的硬度和彈性模量外，還表現(xiàn)出一系列良好的特性——導(dǎo)電性、高熔點(diǎn)、耐磨損、重量輕以及高的化學(xué)穩(wěn)定性，其應(yīng)用前景十分廣闊。但是TiB<,2>材料較高的制作成本以及較差的燒結(jié)性為制備帶來了困難，同時(shí)TiB<,2>的常溫脆性阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用。本文選擇AlN為第二相，采用熱壓法制備TiB<,2>-AlN復(fù)相陶瓷，研究了不同的AlN含量和燒結(jié)工藝對材料機(jī)械性能的影響，分析了材

2、料顯微結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，并研究了不同的燒結(jié)助劑對TiB<,2>-AlN材料性能的影響。 AlN的加入可以明顯提高材料的燒結(jié)性能，在AlN含量為0-30vol.％變化時(shí)，材料的相對密度都達(dá)到96％以上，可以發(fā)現(xiàn)在AlN含量時(shí)5vol.％得到材料的相對密度最高，達(dá)到97.2％。隨著AIN含量的增加，材料的機(jī)械性能先上升后下降，在5vol.％含量時(shí)，性能最好。 選擇相同AlN含量和縱向壓力(30MPa)研究了燒結(jié)溫度(17

3、00℃-1900℃)和保溫時(shí)間(0.5h-3h)對燒結(jié)過程的影響，當(dāng)燒結(jié)溫度升高時(shí)，材料的硬度和彎曲強(qiáng)度是先增大后減小，延長保溫時(shí)間也得到相同的規(guī)律。得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：在燒結(jié)溫度為1800℃，保溫時(shí)間為1小時(shí)，AlN含量為5vol.％時(shí)，可以得到顯微硬度為23.3GPa；彈性模量和抗彎強(qiáng)度分別為461GPa和648MPa；材料的斷裂韌性達(dá)到6.91 MPa·m<'1/2>。 Y<,2>O<,3>和YbB<,2>做為燒結(jié)助劑都可以提

4、高TiB<,2>-5vol.％AlN的相對密度，但Y<,2>O<,3>的加入使得TiB<,2>-AlN材料的機(jī)械性能有了明顯的下降，添加NbB<,2>到材料中可以使其相對密度達(dá)到98.7％，并提高了材料的機(jī)械性能，在添加量為5vol.％時(shí)復(fù)合材料可以獲得682MPa的抗彎強(qiáng)度和7.06 MPa·m<'1/2>的斷裂韌性值。 顯微結(jié)構(gòu)研究表明：TiB<,2>顆粒大小比較均勻，AlN比較均勻的分散在TiB<,2>基體中，AlN會與T