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纳米复合碳氮化钛基金属陶瓷组织和性能

收藏本文 2024-04-10 点赞:31600 浏览:144685 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:Ti(C,N)基金属陶瓷具有优良的硬度、红硬性、耐磨性,良好的热导率以及优良的化学稳定性和抗粘结能力,因而被广泛应用于机械加工中的工具。本论文微波烧结技术并纳米Si_3N_4或BN粒子复合制备了Ti(C,N)基金属陶瓷。研究了烧结温度、保温时间、烧结气氛和纳米粒子添加量对力学性能的影响规律;并利用扫描电子显微镜(SEM)观察并分析了Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织与断口形貌及其元素分布,了如下研究结果:1.微波烧结技术可以制备出晶粒细小、组织均匀、结构致密、力学性能较好的碳氮化钛基金属陶瓷。在氮气与氩气烧结气氛下,烧结温度1500℃,保温30min时,金属陶瓷力学性能达到最佳。纳米Si_3N_4和BN复合碳氮化钛基金属陶瓷的抗弯强度与硬度随烧结温度的升高以及保温时间的延长呈先增加后下降的趋势。2.经氩气与氮气气氛烧结后,纳米Si_3N_4和BN复合后的碳氮化钛基金属陶瓷的力学性能均较未添加纳米时有提高。相纳米粒子添加量的增加,金属陶瓷的相对密度有一定下降,而金属陶瓷的力学性能呈先增大后减小的趋势。经氮气气氛烧结后:纳米Si_3N_4复合的金属陶瓷抗弯强度和硬度在纳米Si_3N_4含量为2.0%时达到最大值,分别比未加纳米时提高了25.2%和1.3%;纳米BN复合的金属陶瓷抗弯强度和硬度在纳米BN含量为1.5%时达到最大值,分别比未加纳米时提高了21.6%和1.5%。经氩气气氛烧结后:纳米Si_3N_4复合的金属陶瓷抗弯强度和硬度在纳米Si_3N_4含量为1.0%时达到最大值,分别比未加纳米时提高了25.7%和2.0%;纳米BN复合的金属陶瓷抗弯强度和硬度在纳米BN含量为1.5%时达到最大值,分别比未加纳米时提高了15.9%与2.0%。3.纳米Si_3N_4和BN颗粒的加入能促进Ti(C,N)颗粒的溶解,抑制硬质相颗粒的长大,致使金属陶瓷的晶粒较小,分布均匀。经氮气气氛烧结的纳米Si_3N_4/BN复合碳氮化钛基金属陶瓷的断口出现较多韧窝,且晶粒变细,因而硬度较高;而经氩气气氛烧结的纳米Si_3N_4和BN复合碳氮化钛基金属陶瓷的断口撕裂棱则更为发达,故抗弯强度较高。关键词:碳氮化钛基金属陶瓷论文显微组织论文纳米Si_3N_4和BN颗粒论文微波烧结论文力学性能论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    章 绪论11-18

    1.1 引言11

    1.2 Ti(C,N)基金属陶瓷11-14

    1.2.1 Ti(C,N)基金属陶瓷的基本组成和结构11-12

    1.2.2 化学成分对Ti(C,N)基金属陶瓷的影响12-13

    1.2.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的性能13-14

    1.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的制备14-15

    1.4 纳米改性Ti(C,N)基金属陶瓷15-16

    1.5 Ti(C,N)基金属陶瓷的应用16-17

    1.6 的课题来源、研究内容、目的及17-18

    章 实验方案及方法18-24

    2.1 引言18

    2.2 实验方案与工艺路线18-19

    2.3 金属陶瓷试样的坯体制备19-20

    2.3.1 Ti(C,N)超细粉的制备19

    2.3.2 混合料的制备19-20

    2.3.3 成型工艺20

    2.4 烧结20-21

    2.4.1 预烧结20-21

    2.4.2 微波烧结21

    2.5 金属陶瓷试样的性能测试21-23

    2.5.1 烧结体致密度测试21-22

    2.5.2 弯曲强度测试22-23

    2.5.3 硬度测试23

    2.6 微观结构表征23-24

    章 Ti(C,N)基金属陶瓷微波烧结工艺研究24-35

    3.1 引言24

    3.2 氮气气氛烧结Ti(C,N)基金属陶瓷24-29

    3.2.1 烧结温度对金属陶瓷力学性能与显微结构的影响25-28

    3.2.2 保温时间对金属陶瓷力学性能的影响28-29

    3.3 氩气气氛烧结Ti(C,N)基金属陶瓷29-33

    3.3.1 烧结温度对金属陶瓷力学性能和显微结构的影响29-31

    3.3.2 保温时间对金属陶瓷力学性能与显微组织的影响31-33

    3.4 烧结气氛对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能影响33-34

    3.4.1 烧结气氛对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能影响33

    3.4.2 烧结气氛对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织影响33-34

    3.5 小结34-35

    章 纳米复合 Ti(C,N)基金属陶瓷研究35-61

    4.1 引言35

    4.2 氮气气氛烧结纳米Si_3N_4 复合 Ti(C, N)基金属陶瓷35-41

    4.2.1 烧结工艺研究35-37

    4.2.2 纳米 Si_3N_4 的添加量对力学性能的影响37-38

    4.2.3 纳米Si_3N_4 的添加量对显微组织的影响38-41

    4.3 氩气气氛烧结纳米Si_3N_4 复合 Ti(C,N)基金属陶瓷41-47

    4.3.1 微波烧结工艺41-43

    4.3.2 纳米Si_3N_4 的添加量对力学性能的影响43-44

    4.3.3 纳米Si_3N_4 的添加量对显微组织的影响44-47

    4.4 氮气气氛烧结纳米BN 复合Ti(C,N)基金属陶瓷47-53

    4.4.1 微波烧结工艺47-49

    4.4.2 纳米BN 的添加量对力学性能的影响49-50

    4.4.3 纳米BN 的添加量对显微组织的影响50-53

    4.5 氩气气氛烧结纳米BN 复合Ti(C,N)基金属陶瓷53-58

    4.5.1 微波烧结工艺53-55

    4.5.2 纳米BN 的添加量对力学性能的影响55-56

    4.5.3 纳米BN 的添加量对显微组织的影响56-58

    4.6 纳米粒子复合金属陶瓷强韧化机理探讨58-59

    4.7 小结59-61

    第五章 与展望61-63

    5.1 主要61-62

    5.2 今后工作展望62-63

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