放電等離子燒結(SPS)制備TiB-,2-陶瓷的組織與性能研究.pdf

1、二硼化鈦單相陶瓷材料因其高熔點、高強度、高硬度和高彈性模量的特點，在結構材料中作為硬質相而被廣泛用，成為近年來國內(nèi)外眾多材料學者研究的熱點。二硼化鈦還具有良好的導電性，因此還可以采用放電加工。目前，二硼化鈦已在冶金、機械、軍事、化工、電子等行業(yè)中得到廣泛應用，并具有廣闊的應用前景。但是Ti82材料較差的燒結性能為塊體材料制備帶來了極大的困難。 本論文采用材料制備新技術放電等離子燒結法(Spark Plasma Sintering

2、，簡稱SPS)反應合成制備TiB2單相陶瓷材料。實驗采用“蒸發(fā)—凝聚法”和機械合金化兩種方法制得的Ti粉和B納米粉為原料，用SPS技術成功制備了TiB2單相塊體陶瓷材料，并探討了各燒結參數(shù)對材料結構和性能的影響，得到了制備TiB2單相塊體陶瓷材料的最佳工藝，即：壓力40MPa，溫度1550℃-1620℃之間。對SPS燒結TiB2過程的觀察表明，燒結過程可以分為三個階段：燒結初期、燒結中期和燒結末期。 采用XRD，SEM和TEM研

3、究了不同燒結溫度下所得燒結樣品的相組成及顯微結構特征。分析結果表明，SPS燒結樣品為純凈的、單一的TiB2，沒有雜相存在。隨著燒結溫度的增加，樣品致密度增加，晶粒平均尺寸也隨之增加。同時還測試了所制備TiB2單相塊體陶瓷材料的部分物理和力學性能。燒結體的最高相對密度高達99.8％，維氏硬度高達31.9Gpa，抗彎強度最高達到373.5MPa。 本實驗的研究表明，采用SPS反應燒結方法制備得到的單相TiB2塊體陶瓷材料在獲得高相對