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试析显微TiC/TiB_2复合陶瓷材料制备和性能电大

收藏本文 2024-02-21 点赞:7192 浏览:23525 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:TiC-TiB2复合陶瓷材料是一种非常具有前景的高温结构陶瓷材料,在特殊电极、切削刀具、耐磨零部件以及其他特殊行业具有广泛的运用领域。一般制备TiC-TiB2复合陶瓷材料的策略有SHS和热压烧结法。但是SHS法的反应历程很难制约,热压烧结法的成本太高。这两种策略都制约了TiC-TiB2复合陶瓷材料的工业开发。无压烧结法具有烧结历程简单、能耗低等优点,能够降低材料的生产成本,由此在工业生产中具有广泛的运用市场。本论文首次探讨了TiC-TiB2复合陶瓷材料的无压烧结工艺,探讨结果对该材料的生产和运用将具有重要的参考价值和指导作用。本论文采取两种策略制备TiC-TiB2复合陶瓷材料:一种是先利用廉价的富钛原矿和硼酐原位合成TiC-TiB2复合粉体,然后无压烧结TiC-TiB2复合陶瓷材料;另一种是利用TiO2、B4C、C和TiC直接原位合成TiC-TiB2复合陶瓷材料。论文详细探讨了材料的烧结工艺和烧结助剂对材料致密化、组织和性能的影响。实验结果表明:利用富钛原矿和硼酐制备TiC-TiB2复合粉体的最佳合成工艺为1450℃×30min,硼酐的最佳含量为按化学反应方程式计量的120%。利用合成复合粉体无压烧结制备复合陶瓷材料的最佳烧结温度为2100℃×90min,烧结助剂Y203的最佳含量为6%,此时复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别为151.4MPa和2.52MPa.m1/2。利用TiO2、B4C、C和TiC直接原位合成TiC-TiB2复合陶瓷材料的最佳合成工艺为:1400℃×30min+2000℃×90min,烧结助剂Y203的最佳含量为12%,此时复合陶瓷材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为19.98GPa、270MPa和3.54MPa·m1/2。关键词:复合陶瓷材料论文TiB_2论文TiC论文无压烧结论文显微组织论文力学性能论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    第1章 绪论11-25

    1.1 复合材料概述11-13

    1.1.1 复合材料11-12

    1.1.2 先进结构陶瓷材料概述12-13

    1.2 TiC的物性特点13-17

    1.2.1 碳化钛粉体的制备策略13-15

    1.2.2 TiC复合材料的探讨近况15-17

    1.3 TiB_2的物性特点17-19

    1.3.1 硼化钛粉体的制备策略17-19

    1.3.2 TiB_2陶瓷材料的探讨近况及其运用19

    1.4 陶瓷的烧结及运用19-22

    1.4.1 烧结论述19-20

    1.4.2 陶瓷烧结技术进展近况20-22

    1.5 TiC-TiB_2复合陶瓷材料的探讨近况及制备策略22-23

    1.6 探讨目的、内容和作用23-25

    第2章 实验历程及设备25-35

    2.1 实验原料25

    2.2 实验设备25

    2.3 复合粉体的制备历程25-28

    2.3.1 制备TiC-TiB_2粉体的实验案例25-26

    2.3.2 配料与成型26-27

    2.3.3 TiC-TiB_2复合粉体的制备27-28

    2.4 复合陶瓷材料的制备28-30

    2.4.1 称量及混料28-29

    2.4.2 造粒和成型29

    2.4.3 烧结29-30

    2.5 复合陶瓷材料性能测试30-35

    2.5.1 XRD物相浅析30

    2.5.2 开口气孔率和体积密度的测定30-31

    2.5.3 显微组织31-32

    2.5.4 硬度测试32

    2.5.5 抗弯强度的测定32-33

    2.5.6 断裂韧性的测定33-35

    第3章 实验结果与浅析35-61

    3.1 热力学浅析35-38

    3.1.1 TiC-TiB_2复合粉体制备历程的热力学浅析35-37

    3.1.2 原位合成TiB_2反应系统的热力学浅析37-38

    3.2 TiC-TiB_2复合粉体的制备38-43

    3.2.1 实验原材料的浅析38-41

    3.2.2 不同烧结温度对TiC-TiB_2复合粉体的制备41-42

    3.2.3 B_2O_3含量对TiC-TiB_2复合粉体的制备42-43

    3.2.4 TiC-TiB_2复合粉体的扫描浅析43

    3.3 原位合成TiC-TiB_2复合粉体烧结的复合陶瓷材料的性能43-48

    3.3.1 助烧剂的选择43-44

    3.3.2 不同温度对TiC-TiB_2复合陶瓷材料的烧结44-45

    3.3.3 Y_2O_3含量对复合材料的开口气孔率和体积密度的影响45-46

    3.3.4 Y_2O_3含量对复合材料的显微组织的影响46-47

    3.3.5 Y_2O_3含量对复合材料的性能浅析47-48

    3.3.6 Y_2O_3含量的复合材料断口显微组织48

    3.4 商用TiC与原位合成TiB_2粉体的复合陶瓷材料的性能48-61

    3.4.1 实验原料浅析49

    3.4.2 烧结成分的确定49-51

    3.4.3 烧结工艺的确定51-52

    3.4.4 Y_2O_3含量对复合材料体积密度和开口气孔率的影响52-53

    3.4.5 Y_2O_3含量对复合材料显微组织的影响53-54

    3.4.6 Y_2O_3含量对复合材料抗弯强度的影响54-55

    3.4.7 Y_2O_3含量对复合材料断裂韧性的影响55

    3.4.8 Y_2O_3含量对复合材料硬度的影响55-56

    3.4.9 Y_2O_3含量对复合材料断口显微组织的影响56-57

    3.4.10 烧结历程中的机理浅析57-61

    第4章 实验结论61-62

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