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《西南交通大学》 2003年
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热等静压原位合成TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料

蒋军  
【摘要】: 本文在热等静压条件下,采用原位合成技术,以TiH_2和B_4C为原料,制备TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料。研究了原料颗粒尺寸、原料配比、烧结温度对TiB_2-TiC_x复相陶瓷的烧结性能、显微组织和力学性能的影响。通过扫描电镜和EDX分析了B_4C粉末处理前后杂质的变化。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等分析手段,分析了TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料的组成物相、晶粒大小、晶粒形貌、断裂机制等。通过对其相对密度、显微硬度、断裂韧性、三点弯曲强度等性能的测试反映出采用热等静压原位合成TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料具有优异的性能。 B_4C粉末提纯结果显示了在处理过程中晶粒度几乎没有变化,EDX分析表明:提纯过程中去除的杂质以Fe为主,还含有Ca、Mg、Al、Si、Ti、Cr、Mn等元素。 XRD研究结果表明:3TiH_2-B_4C系统的烧结样品中只存在TiB_2和TiC两相,11TiH_2-3B_4C系统的烧结样品中除了存在TiB_2和TiC两相外,还存在少量Ti_3B_4相。Ti_3B_4相是TiC_(0.6)中多余的Ti固溶于TiB_2所形成的。精确测量物相晶格常数实验表明TiB_2和TiC相的晶格常数与文献报道的数值接近。TiC_x是一种非化学计量的化合物,晶格常数受x值影响较大。x增大,晶格常数a增大。化学计量TiC晶格常数a分别为0.432516nm、0.432201nm;非化学计量TiC_x晶格常数a分别为0.431688nm、0.431773nm。 SEM分析结果表明:热等静压原位合成的TiB_2-TiC_x复相陶瓷材料晶粒细小,不同烧结样品中局部区域还存在晶粒长大的现象。在裂纹扩展过程中,当遇到小的板条状TiB_2晶粒时,由于其具有高强度和高弹性模量,造成裂纹沿晶界扩展,沿晶断裂,断口表面高低不平;当遇到粗大的板条状TiB_2晶粒时,形成穿晶断裂,断口表面比较平整,有时在断裂面上留下一些台阶。增韧机制主要有:热膨胀失配增韧、裂纹偏 \ \ \ 西南交通大学硕士学位论文 第2页 转和桥联效应、晶粒拔出等机制,多种增韧机制综合效应,使其强度和 韧性都优于单相TIBZ和D 陶瓷。 TEM分析结果表明:TIBZ相呈规则的板条状,而n 相却呈不规 则的多边形。TIBZ和nx相以及TIBZ相之间界面结合比较平整且干净, 界面处结合比较紧密,没有大的孔隙存在,有利于提高界面结合强度。 性能测试结果表明:原料颗粒大小对烧结样品的密度和力学性能有 重要影响。对同一系统来说,烧结温度为1600’C的样品相对密度、显 微硬度、断裂韧性都高于烧结温度为1400oC的样品。在同一烧结温度 下,3TIHZE4C系统的烧结样品,其显微硬度值高于llTIHZ上B4C系统, 而相对密度、三点弯曲强度和断裂韧性却刚刚相反。从实验结果可以得 山 Ij人规格为 W28(尺寸大小为 28 11m人陶瓷烧结体的相对密度和综 介力学性能最好。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TQ174

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