细晶粒Ti（C，N）基金属陶瓷制备技术研究

论文摘要

本论文采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线能谱（EDS）、电子探针（EPMA）等实验手段,系统研究了细晶粒Ti（C,N）基金属陶瓷的成分、制备工艺、后处理工艺、组织结构和性能等之间的关系。本文首先综述了近年来Ti（C,N）基金属陶瓷的研究进展,总结了Ti（C,N）基金属陶瓷的制备技术、成分及添加剂对Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响,并简述了烧结理论的研究进展。研究了烧结温度以及纳米粉的加入量对金属陶瓷组织和性能的影响。试验结果表明:当纳米TiC、TiN的含量分别为TiC、TiN总量的10%时,金属陶瓷具有相对较好的机械性能;纳米复合金属陶瓷的显微组织中,没有明显Rim相的小晶粒和具有白芯-黑壳结构的小颗粒大大增加,金属粘接相的体积分数也明显减少。部分小颗粒镶嵌于大颗粒的Rim相中,与之保持部分共格的关系。这种较牢固的结合以及晶粒平均尺寸的减小,是材料的强韧性得以增强的主要原因。研究了金属陶瓷氮化处理后表面组织结构和表面硬度的变化。当金属陶瓷在1200℃,常压N2中处理时,金属陶瓷表面形成了大约15μm厚的富N、富Ti的硬化层,表面层晶粒明显细化,表面硬化层中Rim相体积减少很多,氮化处理可以较大的提高材料的表面硬度。计算了溶入不同含量Mo的(Ti1-x,Mox)(C0.8,N0.2)固溶体的价电子结构,结果表明, Mo的溶入使该相塑性变差;计算了溶入不同含量Cr的(Ti0.9-x,Mo0.1,Crx)(C0.8,N0.2)固溶体的价电子结构,结果表明,当x=0.15时,∑A + C + D +En最小,该相塑性最好。试验结果也证明了添加微量的Cr3C2可以改善金属陶瓷环形相的塑性,提高Ti （C,N）基金属陶瓷的抗弯强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Ti（C,N）基金属陶瓷的制备工艺
• 1.3 烧结理论研究进展
• 1.4 Ti（C,N）基金属陶瓷的显微结构
• 1.5 化学成分对Ti（C,N）基金属陶瓷组织和性能的影响
• 1.6 本文的研究目的和意义
• 1.7 本文的研究技术路线
• 第二章 试验材料的成分设计及制备工艺
• 2.1 引言
• 2.2 Ti（C,N）基金属陶瓷的成分设计
• 2.3 试验用粉末的原始条件
• 2.4 Ti（C,N）金属陶瓷制备工艺
• 2.5 分析与检测
• 第三章 纳米复合Ti（C,N）基金属陶瓷制备
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法
• 3.3 烧结温度对纳米复合金属陶瓷显微组织和力学性能的影响
• 3.4 纳米粉料添加量对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响
• 3.5 纳米复合金属陶瓷的强韧化机理
• 3.6 本章小结
• 第四章 Ti（C,N）基金属陶瓷的氮化处理工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法
• 4.3 氮化处理温度对金属陶瓷显微组织和性能的影响
• 4.4 本章结论
• 第五章 金属陶瓷主要相的价电子结构及其机械性能
• 5.1 引言
• 5.2 金属陶瓷中硬质相的价电子结构计算
• 5.3 讨论与试验验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 本文的创新之处
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文