原位合成TiB-,2-顆粒增韌SiC復(fù)合材料的研究.pdf

1、SiC陶瓷是一種高性能的結(jié)構(gòu)陶瓷，被認(rèn)為是最有前途的結(jié)構(gòu)陶瓷之一。其具有許多優(yōu)良的性能，如高熔點、高硬度、高耐磨性、高強度、抗氧化及良好的熱導(dǎo)率和相對低的熱擴散系數(shù)等優(yōu)點，使其在機械、化工、能源、軍工方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但是由于其斷裂韌性較低(3～4MPa·m1/2)，從而限制了它的應(yīng)用范圍。對SiC陶瓷材料的研究工作，主要集中在改善其力學(xué)性能，特別是提高其斷裂韌性等方面。原位合成法是近年發(fā)展起來的制備陶瓷材料的新工藝，具有工藝簡單

2、、成本低、組織均勻及微細(xì)的顯微結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。因此，它是SiC陶瓷材料增韌的發(fā)展新方向，受到了人們的廣泛關(guān)注。 本實驗采用SiC、TiO2、B4C和酚醛樹脂(作為C的來源)為主要實驗原料，利用B4C和C為燒結(jié)助劑，在酒精中球磨分散、烘干、造粒后，在150MPa壓力下壓制成型；成型后的試樣采用的燒結(jié)工藝為：在真空氣氛下，以10℃/min的升溫速度加熱到預(yù)燒結(jié)溫度并保溫60min，保溫結(jié)束后充氬氣以15℃/min的升溫速度加熱到燒結(jié)溫度

3、分別保溫15min、30min、60min，燒結(jié)結(jié)束后，以15℃/min的速度冷卻到室溫，經(jīng)過高溫?zé)o壓反應(yīng)燒結(jié)可以制備出TiB2p/SiC復(fù)合材料。 本文通過對TiB2p/SiC復(fù)合材料相對密度的研究，確定了原位合成燒結(jié)的最佳燒結(jié)工藝為：1400℃×60min+2000℃×30min。最佳的燒結(jié)助劑含量為1wt％B4C+4wt％C。通過調(diào)整TiO2、B4C和C的加入量改變TiB2的體積百分含量，研究了TiB2體積百分含量和原位合

4、成工藝對復(fù)合材料相對密度、維氏硬度、抗彎強度、斷裂韌性、顯微組織、晶粒大小和斷口形貌等的影響。 實驗結(jié)果表明：隨著TiB2體積百分含量的增加，TiB2p/iC復(fù)合材料的相對密度、維氏硬度和斷裂韌性均呈現(xiàn)增大的趨勢，當(dāng)TiB2體積百分含量為20％時，復(fù)合材料的相對密度最高為94.86％，維氏硬度最大為29.1Gpa，斷裂韌性最高為5.9MPa·m1/2，而TiB2p/iC復(fù)合材料的抗彎強度則先增加后降低，當(dāng)TiB2體積百分含量為1