TiB2-TiC復(fù)相陶瓷的燒結(jié)工藝研究.pdf

1、TiB2-TiC復(fù)相陶瓷具有高的硬度、良好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的高溫性能使其在刀具領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊，但其燒結(jié)性能差和低的斷裂韌性限制了其應(yīng)用。本文采用高能球磨的方法制備 TiB2-TiC復(fù)合粉體，并分別采用無(wú)壓燒結(jié)工藝和熱壓燒結(jié)工藝制備共晶成分 TiB2-40％TiC復(fù)相陶瓷，采用 X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、三點(diǎn)彎曲、單邊切口梁法(SENB)等分析測(cè)試方法對(duì)材料的顯微組織和力學(xué)性能分析，系統(tǒng)地研究了無(wú)

2、壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì) TiB2-TiC復(fù)相陶瓷的顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，并優(yōu)化了工藝。
　　結(jié)果表明：一步法無(wú)壓燒結(jié)工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷，隨著燒結(jié)溫度的升高，致密度先增加后降低，復(fù)相陶瓷的晶粒尺寸變大，TiB2呈現(xiàn)板棒狀，Ti C呈現(xiàn)等軸狀，力學(xué)性能整體呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，并且采用燒結(jié)溫度為1600℃，保溫時(shí)間4 h工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷獲得較好的致密度和力學(xué)性能，其致密度、彈性模量、硬

3、度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別是97.2%、479 GPa、22.1 GPa、526 MPa、4.85 MPa·m1/2。
　　兩步法無(wú)壓燒結(jié)工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷組織致密，TiB2呈現(xiàn)板棒狀，TiC呈現(xiàn)等軸狀，力學(xué)性能良好，這是由于低溫階段長(zhǎng)時(shí)間保溫抑制晶粒長(zhǎng)大，高溫階段促進(jìn)材料致密化。與一步法相比，采用1500℃/4 h+2000℃/1 h的兩步法無(wú)壓燒結(jié)工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷獲得較高的密度和力學(xué)性能，其密

4、度、彈性模量、維氏硬度、抗彎強(qiáng)度、和斷裂韌性分別為4.95 g/cm3、507 GPa、21.4 GPa、721 MPa、6.30 MPa·m1/2。
　　一步法熱壓燒結(jié)工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷，隨著溫度的升高，致密度先增加后降低，復(fù)相陶瓷的晶粒尺寸變大，TiB2和 TiC呈現(xiàn)等軸狀，力學(xué)性能整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，并采用1700℃/4 h/30 MPa的熱壓燒結(jié)工藝制備的TiB2-TiC復(fù)相陶瓷獲得較好的致密度和力

5、學(xué)性能，其致密度、彈性模量、維氏硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別是96.3%、385 GPa、18.1 GPa、650 MPa、5.23 MPa·m1/2。
　　兩步法熱壓燒結(jié)工藝制備 TiB2-TiC復(fù)相陶瓷，低溫階段隨著溫度的升高，致密度提高，復(fù)相陶瓷的晶粒尺寸變大，TiB2和 TiC呈現(xiàn)等軸狀，力學(xué)性能略有增加。高溫階段未能促進(jìn)復(fù)相陶瓷的致密化，同時(shí)還使得晶粒尺寸變大，力學(xué)性能降低。與一步法熱壓燒結(jié)工藝相比，力學(xué)性能明顯低于一步