細(xì)晶粒Ti（C，N）基金屬陶瓷組織與性能研究.pdf

1、本文采用粉末冶金方法制備了不同成分及粒度的Ti(C，N)基金屬陶瓷。研究了化學(xué)成分、粉末粒度及滲硼處理對(duì)Ti(C，N)基金屬陶瓷顯微組織和力學(xué)性能的影響。并研究了納米改性Ti(C，N)基金屬陶瓷的抗熱震性能和切削性能。 首先，介紹了Ti(C，N)基金屬陶瓷的發(fā)展過(guò)程、制備方法、顯微組織、力學(xué)性能、抗熱震性能及切削性能。重點(diǎn)概述了金屬陶瓷的制備方法，包括陶瓷相粉末的制備方法、成形方法、燒結(jié)方法等，并對(duì)比了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)?？偨Y(jié)了T

2、i(C，N)基金屬陶瓷的顯微組織和力學(xué)性能的表征方法以及影響因素，同時(shí)指出了化學(xué)成分、制備工藝、粉末粒度對(duì)Ti(C，N)基金屬陶瓷顯微組織和力學(xué)性能的具體影響。分析了Ti(C，N)基金屬陶瓷的應(yīng)用前景及本文的研究目的和意義。 其次，對(duì)不同Mo含量的超細(xì)Ti(C，N)基金屬陶瓷組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)Mo以固溶體(Ti，Mo，W)(C，N)的形式存在于Ti(C，N)基金屬陶瓷中，該固溶體與Ti(C，N)的晶體結(jié)構(gòu)相同、點(diǎn)

3、陣常數(shù)相近；Mo的加入可細(xì)化晶粒、提高材料的相對(duì)密度、抗彎強(qiáng)度和硬度，固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化為主要強(qiáng)化機(jī)制。研究了ZrC含量對(duì)TiC基金屬陶瓷顯微組織和力學(xué)性能的影響。由于金屬相對(duì)陶瓷相Zrc的潤(rùn)濕性不理想，導(dǎo)致材料相對(duì)密度下降；隨著ZrC含量的不斷增加，在TiC基金屬陶瓷中逐漸形成富zr的碳化物固溶體，并且顯微組織細(xì)化，材料的強(qiáng)度與硬度有不同程度的降低，但是對(duì)完全致密材料的理論抗彎強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果表明，ZrC的加入量在一定范圍內(nèi)可大大提高材

4、料的強(qiáng)度。隨著Mo、WC的相繼加入，發(fā)現(xiàn)材料成分為10％TiC-40％ZrC-14％Mo-15％WC-20％Ni-1％C的金屬陶瓷顯微組織由白色和灰色球狀晶粒組成，同時(shí)存在相當(dāng)數(shù)量的微孔洞和微裂紋。由于無(wú)芯晶粒增韌、微裂紋增韌和微孔洞增韌的作用，該試樣的斷裂韌性高達(dá)16.6 MPa.m1/2，比未加ZrC的金屬陶瓷斷裂韌性高出51％。此外，還研究了Zr對(duì)Ti(C，N)基金屬陶瓷組織和斷裂韌性的影響。結(jié)果表明Zr的加入使組織中無(wú)芯晶粒增多

5、，晶粒細(xì)化，由于無(wú)芯晶粒增韌、裂紋偏轉(zhuǎn)和分叉增韌等機(jī)制改善了Ti(C，N)基金屬陶瓷的斷裂韌性。 再次，研究了不同金屬相(20％Ni、10％Co-10％Ni、20％Co)對(duì)納米改性Ti(C，N)基金屬陶瓷顯微組織、力學(xué)性能和抗熱震性能的影響。發(fā)現(xiàn)納米TiN的加入可明顯改善金屬陶瓷的力學(xué)性能，納米改性的金屬陶瓷中出現(xiàn)新的組織結(jié)構(gòu)--灰芯結(jié)構(gòu)，金屬相Co有利于提高Ti(C，N)基金屬陶瓷的硬度，而金屬相Ni能提供更高的抗彎強(qiáng)度和斷裂

6、韌性。采用急冷-強(qiáng)度法、壓痕-急冷法以及對(duì)試樣端部預(yù)制缺口法分別測(cè)試了納米TiN改性Ti(C，N)基金屬陶瓷的抗熱震性能。三種不同測(cè)試方法均表明，在三組不同金屬相的試樣中，相對(duì)于金屬相為20％Co的金屬陶瓷而言，金屬相為10％Co-10％Ni的抗熱震性能較好，20％Ni的抗熱震性能最好。金屬陶瓷的抗熱震性能與材料的強(qiáng)度及斷裂韌性密切相關(guān)，強(qiáng)度及韌性越高，抗熱震性能越好。并且試驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算吻合得很好。此外，納米TiN改性的Ti(C，N