熱等靜壓原位合成TiB-,2--TiC-,x-復(fù)相陶瓷材料.pdf

1、西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第1頁摘要本文在熱等靜壓條件下，采用原位合成技術(shù)，以Till2和B4c為原料，制備TiB!TiC，復(fù)相陶瓷材料。研究了原料顆粒尺寸、原料配比、燒結(jié)溫度對TiB2TiC、復(fù)相陶瓷的燒結(jié)性能、顯微組織和力學(xué)性能的影響。通過掃描電鏡和EDX分析了B4C粉末處理前后雜質(zhì)的變化。通過x射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡等分析手段，分析了TiB2TiC。復(fù)相陶瓷材料的組成物相、晶粒大小、晶粒形貌、斷裂機制等。通過對其相對密度、顯微

2、硬度、斷裂韌性、三點彎曲強度等性能的測試反映出采用熱等靜壓原位合成TiB2TiC；復(fù)相陶瓷材料具有優(yōu)異的性能。(BC粉末提純結(jié)果顯示了在處理過程中晶粒度幾乎沒有變化，EDX分析表明：提純過程中去除的雜質(zhì)以Fe為主，還含有Ca、Mg、AI、si、Ti、Cr、Mn等元素。XRD研究結(jié)果表明：3Till2B4C系統(tǒng)的燒結(jié)樣品中只存在TiB2和Tic兩相，11TiH2384C系統(tǒng)的燒結(jié)樣品中除了存在TiB2和TiC兩相外，還存在少量TiaB4相

3、。Ti384相是TiCo6中多余的Ti固溶于TiB2所形成的。精確測量物相晶格常數(shù)實驗表明TiB2和TiC相的晶格常數(shù)與文獻(xiàn)報道的數(shù)值接近。TiC、是一種非化學(xué)計量的化合物，晶格常數(shù)受x值影響較大。x增大，晶格常數(shù)a增大?；瘜W(xué)計量TiC晶格常數(shù)a分別為O432516nm、0432201nm；非化學(xué)計量TiC。品格常數(shù)a分別為0431688nm、0431773nm。SEM分析結(jié)果表明：熱等靜壓原位合成的TiB2TiC，復(fù)相陶瓷材料晶粒細(xì)小

4、，不同燒結(jié)樣品中局部區(qū)域還存在晶粒長大的現(xiàn)象。在裂紋擴肥過程th當(dāng)遇到小的板條狀TiB2晶粒時，由于其具有高強度和高彈性模量，造成裂紋沿晶界擴展，沿晶斷裂，斷口表面高低不平；當(dāng)遇到粗大的板條狀TiB2晶粒時，形成穿晶斷裂，斷口表面比較平整，有時在斷裂面卜留下一些臺階。增韌機制主要有：熱膨脹失配增韌、裂紋偏2矍癱奎鎏查蘭璧主蘭笙笙窒整!墨——_——_————_H_——————__—_——____—___—h——_____●______——

5、—————————————一ABSTRACTInthispapeHTiBrTiCxcompositesarefabricatedwithTiH2andB4Cpowdersbyinsitusynthesisunderhotisostaticpressing㈣EffectsofpowdersizenlillJntuc，sinteringtemperatureOnthesinteringproperties，microstructureand

6、mechanicalpropertiesareinvestigatedThechangesofimpuritiesinB4Cpowdersbefore／aftertreatmentareinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy穗EM)andenergydiffractionmD殉PhasegrainsizegrainappearancefracturemechanismofTiB2TiCcompo

7、sitesarcinvestigatedbyXraydiffraction(XRD)scanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy仃EM)Theresultsontheirpropertiesofrelath，edensitiesmicrohardhessfracturetoughnessandthreepointbendstrengthshowthatTiB

8、2TiCcompositeshavegoodperformancesbyinsitusynthesisunderhotisos組ticpressing(HIP)Theresults011thetreatmentofB4CpowdersshOWthatthechangesofpowdersizesduringtreatmentaresmall。TheresultsOilEDXshOWthattheimpuritiesofB4Cpowder

9、shavemainlyFebesidesCa，MgAI，SiTiCrMn，andSOonThe激nitsonXRDindicatethatthereaetantswith3TiHrB4CsystemshaveonlyTiB：andTiCphases，WhilethereactantswithllTiH2384CsystemshavenotonlyTi№andTiCphasesbutalsoTi384phasesTi：；B4phasesf

10、ormattheexpenseofTiB2，withtheextraTicomingfromTiCo女TheaccuratelatriceparameterstestsshowthatthevaluesofthetestinthelattieeparametersoftheT諏2andTiCphasearealmostequaltothevaluesoftlledocumentsTheTiCxisnonstoichiometriewit

11、harangeofstoichlometrythereforeeffectsofXvalueonlatticeparametersareverylargeLatticeparametersofstoiehiometricTiCare0432516nmand0432201nmrespecfive坤；聃hileLaHiceparametersofnonstoichiometricTiCare0431688nmand0431773nnl，re

12、spective恥TheresultsonSEMalialysisindicatethatthe舢ofTiB2TiCxcompositesbylnsitusynthesisunder疆a(chǎn)reverytinyandWelldistributed。butsomebulkygrainsarefoundinsomepartareaDuringthecrackpropagation，whenthecrackencountersthesmallTi

13、B2grainsarea，1阻ecrackpropagationpathisbordergrainbecauseofitshighstrengthandmodulusandthefracture矗eesaleverycoarse；whenitencountersthebulkygrains，thefracturepatternsinsomebulkyTiB2grainsarea：4recrossgrainfractureandthefr

14、acturefacesareverysmooth，sometimessomestepsapetbundinfracturefaceCrackdeflection，crackzigzagcrackbridgingparticlespuHoutarethetougheningmechanismofTiB2TiCxcomposites，thesemechanismmaketheirstrengthandfracturetoughnessbeh