放電等離子燒結(jié)制備TiC--TiB2陶瓷復(fù)合材料.pdf

1、TiC和TiB2均具有很高的熔點(diǎn)、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及相對(duì)低的熱膨脹系數(shù)等特性，故被認(rèn)為是極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，在特殊電極、切削刀具、耐磨零部件以及其他特殊行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的TiC-TiB2復(fù)合材料的制備主要有自蔓延高溫合成、無(wú)壓液相燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)以及浮區(qū)和電弧熔煉等方法，其中報(bào)道最多的是采用自蔓延高溫合成也稱(chēng)燃燒合成技術(shù)。放電等離子燒結(jié)(SPS)的熱效率高、燒結(jié)溫度低、時(shí)間短、升降溫快，

2、對(duì)于難燒結(jié)材料的燒結(jié)致密化獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。而目前有關(guān)SPS燒結(jié)法合成TiC-TiB2陶瓷復(fù)合材料的報(bào)道尚不多見(jiàn)。本試驗(yàn)采用SPS燒結(jié)制備技術(shù)，制備了分別添加金屬Ni，Cu或Ti的TiC-TiB2陶瓷復(fù)合材料，并詳細(xì)研究了添加金屬的種類(lèi)、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間對(duì)TiC-TiB2陶瓷復(fù)合材料的物相、顯微結(jié)構(gòu)、體積密度及力學(xué)性能的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1) XRD物相分析顯示，上述三個(gè)系列陶瓷復(fù)合材料的基體相均為T(mén)iC和TiB2兩相，而Ti

3、C-TiB2-Cu系列的樣品除了基體相還檢測(cè)到少量Cu存在。(2) SEM顯微組織觀察顯示，上述三個(gè)系列陶瓷復(fù)合材料的基體TiC和TiB2相均勻分布，且金屬相多分布于相界和晶界處。其中TiC-TiB2-Ni陶瓷復(fù)合材料的基體上觀察到部分納米級(jí)彌散顆粒分布在基體相中，經(jīng)分析其為金屬間化合物NiTi2相，這是TiC-TiB2-Ni陶瓷復(fù)合材料獨(dú)有的形貌特征。(3)上述三個(gè)系列陶瓷復(fù)合材料均呈現(xiàn)出穿晶和沿晶斷裂的混合斷裂方式，而添加Ni和Cu

4、體系的斷口形貌的韌性斷裂特征更為明顯。(4)采用TiC、TiB2和金屬Ni為原料，在真空下，經(jīng)1400℃×5 min SPS燒結(jié)，可以制備出綜合性能最佳的TiC-TiB2-Ni陶瓷復(fù)合材料，其體積密度、維氏硬度和斷裂韌性分別為4.92 g/cm3、21.3 GPa和4.85 MPa·m1/2。采用TiC、TiB2和金屬Cu為原料，在真空下，經(jīng)1600℃×5min SPS燒結(jié)，可以制備出綜合性能最佳的TiC-TiB2-Cu陶瓷復(fù)合材料，其