共沉淀法原位合成TiB-,2--B-,4-C陶瓷復(fù)合材料的研究.pdf

1、碳化硼陶瓷因其具有超高的硬度、耐磨性、耐腐蝕性等特性，因而在機(jī)械、化學(xué)、冶金、軍工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但是碳化硼陶瓷很難通過(guò)燒結(jié)致密化。目前B4C的燒結(jié)致密化主要通過(guò)熱壓過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就大大提高了制造成本。另外，由于其斷裂韌性較低(＜2.2MPa·m1/2)，耐沖擊性差，從而限制了它的應(yīng)用范圍。 本實(shí)驗(yàn)在無(wú)壓燒結(jié)條件下，采用共沉淀、原位生成技術(shù)，以TiCl4溶液和B4C粉末為主要原料制備了TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料。研究

2、了TiO2/B4C復(fù)合粉體的合成機(jī)理和原料配比、燒結(jié)溫度對(duì)TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)性能、顯微組織和力學(xué)性能的影響。通過(guò)X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡等分析手段，分析了TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的物相組成、晶粒大小和增強(qiáng)、增韌的機(jī)制。 通過(guò)TEM分析結(jié)果表明：當(dāng)pH值為5；氨水的滴定速度為2ml/min條件下，Ti(OH)4包覆B4C效果良好。 通過(guò)XRD分析及不同燒結(jié)溫度下陶瓷復(fù)合材料相對(duì)密度的測(cè)試表明：最佳

3、的預(yù)燒溫度為1500℃×1h，并且在該工藝條件下材料只有TiB2和B4C兩種物相；最佳的成分配比為wt％TiO2：B4C為40：60；最大相對(duì)密度為98.5％T.D。 在最佳成分配比下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著燒結(jié)溫度的升高原位合成工藝制備的TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的密度、硬度、抗彎強(qiáng)度均為先升高后降低，材料的最佳燒結(jié)工藝為2050℃×1h。在最佳燒結(jié)工藝下，TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的密度、硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性達(dá)到最佳值分

4、別為3.174g/cm3、31.5GPa、381MPa和5.1MPa·m1/2。 通過(guò)對(duì)TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料顯微組織、斷口形貌、TEM形貌及材料力學(xué)性能的綜合分析，表明B4C和TiB2顆粒之間由于熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可引起的裂紋偏轉(zhuǎn)、晶粒拔出和晶間納米TiB2顆粒是TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的主要增強(qiáng)、增韌機(jī)理，這些因素使得TiB2/B4C陶瓷復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度及斷裂韌性比單一B44C陶瓷有了較大的提高。