本文關鍵詞：放電等離子燒結TiBCN復合材料工藝及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TiB2,TiCN等陶瓷材料具有耐高溫、高強度和耐磨損等優(yōu)良性能,在諸多領域有著廣泛的應用,但提高其綜合力學性能尤其是韌性一直受到關注。本課題組采用滲硼法自制TiBCN四元組分粉末材料,使用放電等離子燒結工藝制備塊體陶瓷材料,并探討其組織和性能。為了降低TiBCN陶瓷材料燒結溫度和提高燒結材料的致密度及力學性能,采用球磨機械混合的方式向TiBCN粉末添加燒結助劑(8%wt)Ni、(7%wt)Mo和(15%wt)WC,燒結制得致密的TiBCN復合陶瓷材料。研究中,放電等離子燒結技術參數(shù):TiBCN陶瓷粉末燒結溫度為1250℃,1350℃,1450℃;燒結壓力為40MPa,45MPa,50MPa;保溫時間為3min,5min,8min;升溫速率為80℃/min、90℃/min、100℃/min。TiBCN復合陶瓷材料燒結壓力為50MPa,升溫速率為90℃/min,保溫時間為5min,燒結溫度分別為1000℃、1100℃、1200℃。使用場發(fā)射電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀對燒結TiBCN陶瓷材料的表面微觀形貌、斷口微觀形貌和物相組成進行檢測分析,使用洛氏硬度計、萬能試驗機和阿基米德測量儀評定TiBCN陶瓷材料的硬度、抗彎強度、斷裂韌性和致密度。實驗結果表明:隨著燒結溫度的升高,TiBCN陶瓷材料的致密度、硬度、抗彎強度均有所提高,在燒結溫度為1450℃時,TiBCN陶瓷材料的性能較佳,致密度、硬度、抗彎強度、斷裂韌性可達到97.10%、75.3HRA、325.07MPa、5.059 MPa·m1/2;燒結壓力從40MPa增大到50MPa時,TiBCN陶瓷材料致密度有很大的提高,可達到97.10%,保溫時間對燒結制備的TiBCN陶瓷材料致密度和硬度影響不大;隨著升溫速率升高,TiBCN陶瓷材料的抗彎強度逐漸減小,其在升溫速率為80℃/min時較佳為332.29MPa,其致密度和硬度變化不大,致密度均達到91%以上,硬度值HRA分別為70.6、75.3、69.3。當燒結溫度為1450℃,燒結壓力50MPa,保溫時間5min,升溫速率為90℃/min時,放電等離子燒結的TiBCN陶瓷材料具有較好的綜合性能。TiBCN復合陶瓷材料研究結果表明:其復合陶瓷材料致密度和力學性能有了顯著的提高。在燒結溫度1100℃,燒結壓力為50MPa時,TiBCN復合陶瓷材料致密度、硬度、抗彎強度、斷裂韌性分別達到98.42%、88.2HRA、396.19MPa、6.025 MPa·m1/2;與獲得相同致密度的TiBCN陶瓷材料相比,燒結溫度降低了大約350℃,與其同等燒結條件下,TiBCN復合陶瓷材料的致密度提高了1.31%,硬度、抗彎強度和斷裂韌性分別提高了17.13%,21.87%和19.10%。
【關鍵詞】：復合材料 放電等離子燒結 TiBCN陶瓷材料 力學性能
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1;TB33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 放電等離子燒結技術8-10
• 1.1.1 放電等離子燒結的原理、工藝及特點8-9
• 1.1.2 放電等離子燒結機理9-10
• 1.1.3 放電等離子燒結技術的應用及研究進展10
• 1.2 TiCN、TiN-TiB_2、TiC-TiB_2及TiBCN復合材料的研究10-15
• 1.2.1 TiCN復合材料的研究10-11
• 1.2.2 TiN-TiB_2復合陶瓷的研究11-12
• 1.2.3 TiC-TiB_2復合陶瓷的研究12-14
• 1.2.4 TiBCN復合材料的研究14-15
• 1.3 金屬基陶瓷材料的研究15-16
• 1.4 研究目的和意義16-17
• 1.5 本文研究的主要內容17-18
• 第二章 實驗部分18-23
• 2.1 實驗材料18
• 2.2 主要實驗設備18-19
• 2.3 TiBCN陶瓷材料的燒結19
• 2.4 分析與測試方法19-23
• 2.4.1 粉體表征19-20
• 2.4.2 燒結試樣的密度測定20
• 2.4.3 試樣的物相分析20
• 2.4.4 試樣的顯微組織觀察20
• 2.4.5 室溫抗彎強度試驗20-21
• 2.4.6 試樣的硬度試驗21
• 2.4.7 試樣斷裂韌性測試21-23
• 第三章 放電等離子燒結工藝參數(shù)對TiBCN陶瓷材料組織和性能的影響23-40
• 3.1 燒結溫度對TiBCN陶瓷材料組織和性能的影響23-29
• 3.1.1 燒結溫度對TiBCN陶瓷材料致密度的影響23-26
• 3.1.2 燒結溫度對TiBCN陶瓷材料物相組成的影響26
• 3.1.3 燒結溫度對TiBCN陶瓷材料的微觀形貌的影響26-28
• 3.1.4 燒結溫度對TiBCN陶瓷材料的力學性能的影響28-29
• 3.2 燒結壓力對TiBCN陶瓷材料組織和性能的影響29-32
• 3.2.1 燒結壓力對TiBCN陶瓷材料物相組成的影響29-30
• 3.2.2 燒結壓力對TiBCN陶瓷材料微觀形貌的影響30-31
• 3.2.3 燒結壓力對TiBCN陶瓷材料力學性能的影響31-32
• 3.3 保溫時間對TiBCN陶瓷材料組織和性能的影響32-36
• 3.3.1 保溫時間對TiBCN陶瓷材料物相組成的影響33
• 3.3.2 保溫時間對TiBCN陶瓷材料微觀形貌的影響33-34
• 3.3.3 保溫時間對TiBCN陶瓷材料力學性能的影響34-36
• 3.4 升溫速率對TiBCN陶瓷材料組織和性能的影響36-38
• 3.4.1 升溫速率對TiBCN陶瓷材料微觀形貌的影響36-37
• 3.4.2 升溫速率對TiBCN陶瓷材料力學性能的影響37-38
• 3.5 小結38-40
• 第四章 燒結溫度對TiBCN復合陶瓷材料組織和性能的影響40-49
• 4.1 燒結溫度對TiBCN復合陶瓷材料物相組成的影響41-42
• 4.2 燒結溫度對TiBCN復合陶瓷材料微觀形貌的影響42-46
• 4.3 燒結溫度對TiBCN復合陶瓷材料力學性能的影響46-48
• 4.4 小結48-49
• 第五章 結論49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻51-56
• 作者簡介56
• 攻讀碩士學位期間研究成果56

【參考文獻】

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本文編號：316382