原始粉末粒度对Ti（C，N）基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响研究

论文摘要

本论文共分五章，第一章为绪论，简要介绍了Ti（C，N）基金属陶瓷的组织性能和发展过程。同时概述了纳米复合陶瓷的发展现状和趋势。第二章介绍了Ti（C，N）基金属陶瓷的试验原料、制备工艺；第三章介绍了Ti（C，N）基金属陶瓷力学性能的测试方法以及显微组织的表征方法。第四章研究分析了TiC和TiN原始粉末尺寸对Ti（C，N）基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。采用粉末冶金方法制得四组不同粒度组合的Co-WC-Ti（C，N）金属陶瓷材料。对其室温力学性能进行测量，并分别采用XRD，SEM，EDX等方法对材料的相结构，显微组织，断口形貌进行分析。研究表明：随着TiC原始粉末尺寸的减小，硬质相的衍射峰相对出现了一定程度的偏移。由于TiC和TiN原始粒度的不同而使得Co的分布形态和冷却速度不同，从而导致各试样间Co的晶体结构不同；Co-WC-Ti（C，N）金属陶瓷中主要硬质相原始粉末粒度的改变使得相结构发生了一定程度的变化；亚微米TiC粉末细化了晶粒，对组织中的芯部和壳部有减薄作用；纳米TiN粉末使得Co元素的晶格趋向一致，硬质相晶粒大小趋向一致，晶粒边缘过渡较为平滑，分布较为均匀，改善了硬质相与粘结相的结合状态，并在一定程度上细化了晶粒；并且，当TiC粉末为微米尺寸时，TiN粉末粒度的变化对力学性能的影响较小；当TiC粉末为亚微米尺寸时，TiN粉末粒度的变化对力学性能的影响很大，此时纳米TiN粉末对强度和韧性的增益作用十分明显；当TiC、TiN粉末分别为亚微米、纳米尺寸时，材料的综合力学性能最好。第五章对全文进行了简单的总结，并提出了对未来工作的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属陶瓷概述
• 1.1.1 金属陶瓷的概念
• 1.1.2 金属陶瓷的发展历史
• 1.1.3 研究金属陶瓷的意义
• 1.2 金属陶瓷的分类与设计
• 1.2.1 金属陶瓷的分类及应用
• 1.2.1.1 氧化物基金属陶瓷
• 1.2.1.2 碳化物基金属陶瓷
• 1.2.1.3 碳氮化物基金属陶瓷
• 1.2.1.4 硼化物基金属陶瓷
• 1.2.1.5 含石墨或金刚石状碳的金属陶瓷
• 1.2.2 组分设计原则
• 1.3 金属陶瓷的组织和性能
• 1.3.1 Ti（C，N）基金属陶瓷的组织结构
• 1.3.2 性能指标及评价方法
• 1.3.3 Ti（C，N）基金属陶瓷的性能特点
• 1.3.4 陶瓷材料的增强机理
• 1.3.5 陶瓷材料的增韧机理
• 1.3.6 纳米改性
• 1.4 金属陶瓷的发展方向
• 1.4.1 金属陶瓷的缺点
• 1.4.2 金属陶瓷的发展趋势
• 第二章 方案设计与材料制备
• 2.1 试验目的及意义
• 2.2 成分及粒度组合设计
• 2.2.1 原始粉末粒度对金属陶瓷组织和性能的影响
• 2.2.2 碳含量对金属陶瓷组织和性能的影响
• 2.2.3 碳化物对金属陶瓷组织和性能的影响
• 2.2.4 TiN对金属陶瓷组织和性能的影响
• 2.2.5 金属元素对金属陶瓷组织和性能的影响
• 2.2.6 设计结果
• 2.3 原料参数
• 2.4 金属陶瓷制备
• 2.4.1 球磨方法分析
• 2.4.2 成型工艺分析
• 2.4.3 烧结工艺分析
• 2.4.4 实际制备过程
• 2.4.5 制备后处理
• 第三章 性能测试
• 3.1 烧结体密度测试
• 3.2 抗弯强度测试
• 3.3 硬度测试
• 3.4 断裂韧性测试
• 3.5 XRD物相分析
• 3.6 SEM观察和EDX能谱分析
• 第四章 实验结果与分析
• 4.1 XRD分析
• 4.2 粒度对显微组织的影响
• 4.3 粒度对裂纹扩展和力学性能的影响
• 4.4 纳米TiN的钉扎作用
• 第五章 全文总结
• 5.1 本文结论
• 5.2 对未来的建议及展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文