放電等離子燒結TiBCN復合材料工藝及性能研究.pdf

1、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TiB

2、CN復合陶瓷材料。
　　研究中，放電等離子燒結技術參數：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

3、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

4、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5m

5、in，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、6.025MPa·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