Ti-B體系復合材料在高溫高壓下的反應燒結研究.pdf

1、本文簡述了先進陶瓷的發(fā)展及應用前景、結構陶瓷的性能及應用領域。 作為高溫結構陶瓷，TiB陶瓷具有較輕的質量、極好的熱傳導性、較好的導電性、較高的化學穩(wěn)定性、較高的熱穩(wěn)定性，較高的硬度以及較高的彈性模量，可作為輕質高溫結構材料應用于很多領域，如軍用裝甲、航空航天領域中用的軸承、齒輪等。此外，實踐證明TiB陶瓷是鈦基復合材料的一種極好的增韌相，硼化鈦(TiB)在鈦基中具有較好的化學穩(wěn)定性，較低的殘余應力和相對較高的韌化基體能力。

2、 在近十年來TiB復合材料受到了材料研究界的廣泛關注，在其合成、性能及應用領域方面得到了廣泛的研究。就其合成方法來說，有高溫自蔓延燃燒合成、反應燒結技術，熱壓反應方法、粉末冶金技術、火花等離子體反應燒結等等，從發(fā)表的論文情況來看，還沒有人采用高溫高壓的方法合成Ti—B體系復合材料。 本論文選用高溫高壓的方法合成Ti—B體系復合材料的原因有一下幾點： (1)眾所周知，在高壓條件下合成的材料具有更好的致密性，而且高壓腔體

3、作為密閉系統(tǒng)，可以減少雜質的引入。 (2)高溫高壓條件可能會優(yōu)化材料的某些性能。 (3)在高溫高壓條件下可能存在Ti—B體系的新相。 (4)在高壓下Ti與TiB<,2>和B有可能更容易反應。 本實驗的實驗原材料有Ti、TiB<,2>和B，根據(jù)熱力學分析結果，Ti與TiB<,2>和B的反應生成TiB的自由能都是負值，因此，這兩個反應都可正向進行。實驗原料就是上述原材料采用不同的組分及混合方式混合而成。本論文

4、主要是對混合得到的實驗原料在不同的壓力溫度條件下得到的Ti—B體系復合材料，進行了物相分析和硬度測試。實驗結果表明： (1)在高壓下燒結溫度的較低的情況下出現(xiàn)未知峰，隨著溫度的升高，未知峰消失。 (2) 與真空爐燒結樣品的XRD圖譜相比較，高壓燒結樣品XRD圖譜中TiB的峰有明顯的寬化現(xiàn)象。高壓燒結樣品中的TiB晶體顆粒具有納米尺寸。 (3)在高壓下，以Ti和TiB<,2>為初始原料的樣品中TiB的含量隨著溫度的

5、升高而增多，并且樣品質地的均一性也逐漸變好。 (4) 比較分別以Ti+TiB<,2>和Ti+B為初始材料的樣品，后者生成更多的TiB相。 (5)過量的鈦可以提高以Ti+TiB<,2>為初始原料的樣品中的TiB生成量。 (6)初始原料Ti+TiB<,2>的球磨過程可以降低反應過程：Ti+TiB<,2>→TiB所需溫度，使反應過程更容易進行，而且使燒結樣品的微觀結構更為均勻。 (7)高溫高壓下更為穩(wěn)定的組裝和