放電等離子燒結(jié)(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(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度和高彈性模量的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)材料中作為硬質(zhì)相而被廣泛用，成為近年來國內(nèi)外眾多材料學(xué)者研究的熱點(diǎn)。二硼化鈦還具有良好的導(dǎo)電性，因此還可以采用放電加工。目前，二硼化鈦已在冶金、機(jī)械、軍事、化工、電子等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并具有廣闊的應(yīng)用前景。但是Ti82材料較差的燒結(jié)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(shù)放電等離子燒結(jié)法(Spark Plasma Sintering

2、，簡稱SPS)反應(yīng)合成制備TiB2單相陶瓷材料。實(shí)驗(yàn)采用“蒸發(fā)—凝聚法”和機(jī)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(shù)成功制備了TiB2單相塊體陶瓷材料，并探討了各燒結(jié)參數(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)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(duì)SPS燒結(jié)TiB2過程的觀察表明，燒結(jié)過程可以分為三個(gè)階段：燒結(jié)初期、燒結(jié)中期和燒結(jié)末期。 采用XRD，SEM和TEM研

3、究了不同燒結(jié)溫度下所得燒結(jié)樣品的相組成及顯微結(jié)構(gòu)特征。分析結(jié)果表明，SPS燒結(jié)樣品為純凈的、單一的TiB2，沒有雜相存在。隨著燒結(jié)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(shí)還測(cè)試了所制備TiB2單相塊體陶瓷材料的部分物理和力學(xué)性能。燒結(jié)體的最高相對(duì)密度高達(dá)99.8％，維氏硬度高達(dá)31.9Gpa，抗彎強(qiáng)度最高達(dá)到373.5MPa。 本實(shí)驗(yàn)的研究表明，采用SPS反應(yīng)燒結(jié)方法制備得到的單相TiB2塊體陶瓷材料在獲得高相對(duì)