納米復(fù)合Ti（C，N）基金屬陶瓷材料研究.pdf

1、本論文采用熱分析（TG）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、X射線能譜（EDS）、O/N測定儀等實驗手段系統(tǒng)地研究了納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷材料的成分、制備工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能等之間的關(guān)系。 論文首先綜述了Ti(C,N)基金屬陶瓷的發(fā)展概況和研究進(jìn)展，總結(jié)了Ti(C,N)基金屬陶瓷的晶粒細(xì)化、成分及添加劑對Ti(C,N)基金屬陶瓷組織和性能的影響，并對相關(guān)材料－硬

2、質(zhì)合金的晶粒細(xì)化研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡述；總結(jié)了納米粉末的壓制成型技術(shù)、壓制特性及相關(guān)壓制理論、納米燒結(jié)技術(shù)和納米燒結(jié)特性。在此基礎(chǔ)上指出了本文研究的目的和意義。首先研究了化學(xué)成分、粉末粒度及壓制工藝參數(shù)對Ti(C,N)基金屬陶瓷混合粉末可壓制性的影響，建立了組分壓制特性與金屬陶瓷混合粉末壓制特性之間的計算公式，且計算值與實驗結(jié)果相吻合，并且，還從理論上分析了金屬－陶瓷混合粉末壓制過程的微觀力學(xué)作用機(jī)制。 研究了以聚乙烯醇為基，分別添

3、加甘油、聚乙二醇與石蠟的多組元有機(jī)物成形劑對納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷混合粉末可壓制性、素坯強(qiáng)度、燒結(jié)試樣機(jī)械性能和孔隙率的影響。試驗結(jié)果表明：在四種有機(jī)物成形劑中，聚乙烯醇＋石蠟的有機(jī)物組成熱分解特性對于脫脂過程的進(jìn)行最為有利，且添加了該成形劑的金屬陶瓷孔隙率較低，綜合機(jī)械性能最好。對納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷熱壓燒結(jié)工藝、及材料在熱壓燒結(jié)過程中的致密化過程、相變特點和組織特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明：金屬陶瓷致密性

4、主要受熱壓壓力影響，物相之間的相變反應(yīng)程度主要受燒結(jié)溫度影響；1400oC下保溫20min所獲得的金屬陶瓷綜合機(jī)械性能最好。 納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷熱壓燒結(jié)過程中VC添加劑對晶粒長大的抑制作用規(guī)律為：納米硬質(zhì)相顆粒在從納米尺寸長大到接近1μm的過程中，VC未起到抑制晶粒長大的作用，隨著燒結(jié)過程的繼續(xù)進(jìn)行，VC對晶粒的細(xì)化作用明顯，但是當(dāng)晶粒長大到接近5μm時，VC使發(fā)生異常長大的晶粒面積占金屬陶瓷面積的比例分?jǐn)?shù)增加。

5、 對納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷燒結(jié)過程中孔隙率與晶粒長大之間的關(guān)系、氧脫除規(guī)律進(jìn)行了研究。研究表明：與壓制力分別為150MPa和300MPa的金屬陶瓷相比，壓制力為50MPa的金屬陶瓷燒結(jié)過程中含有較多的孔隙、尤其是開口孔，試樣燒結(jié)后晶粒長大量最少、晶粒最??；1200oC固相燒結(jié)30min，氧含量從2.99wt﹪減少到0.31wt﹪，隨著燒結(jié)的繼續(xù)進(jìn)行，氧脫除速率降低，燒結(jié)720min后，金屬陶瓷中仍有0.21wt﹪的氧沒有

6、去除。 嘗試將二階段真空燒結(jié)法用于納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備上，研究表明：與常規(guī)燒結(jié)工藝相比，二階段燒結(jié)工藝能較好的控制晶粒的長大，并通過該方法制備出晶粒尺寸為400nm、抗彎強(qiáng)度為1913MPa，硬度為HRA89的金屬陶瓷。 研究了納米硬質(zhì)相添加成分與添加量對納米復(fù)合Ti(C,N)基金屬陶瓷晶粒大小和機(jī)械性能的影響。研究表明：納米TiC及TiN的復(fù)合添加，隨添加量的增加，金屬陶瓷線收縮率增大、發(fā)生顯著收縮的