Al2O3-TiC-TiN基金属陶瓷的制备、结构与性能研究

论文摘要

采用碳管炉中在氮气氛下以常压烧结的方法,以Al2O3、TiC、TiN粉末为原料,以Ni、Co为结合剂,分别在1600℃、1700℃、1800℃三个温度下,烧结制备了TiC、TiN含量不同的Al2O3-TiC-TiN基金属陶瓷,应用扫描电镜、显微硬度仪等设备,研究了不同的烧结温度,不同的TiC、TiN含量对材料的烧结、显微结构和性能的影响。 实验结果表明:在碳管炉中、氮气保护下进行烧结,在1600℃下烧结,由于烧结不充分,材料的相对密度、硬度和断裂韧性相对较低;在1700℃时,由于Al2O3晶粒已烧结且晶粒细小,材料的硬度和断裂韧性都达到最大值,分别为17.6GPa、4.27Mpa;同时,在1800℃时,TiC、TiN晶粒开始烧结,但由于Al2O3晶粒长大,材料的硬度和断裂韧性都有不同程度的下降。证明在1700℃左右是Al2O3-TiC-TiN基金属陶瓷烧结较为理想的烧结温度。 加入不同含量的TiC、TiN,材料的性能有一定的差异。在一定范围内,当加入的TiC含量增加时,材料的硬度逐渐升高,最大值为17.6GPa;当加入的TiN含量增加时,材料的断裂韧性逐渐升高,最大值为4.27Mpa。这是由于TiC的硬度高而TiN的韧性好。 采用不同的烧结方法,材料的性能差异较大。在1600℃下,分别常压保温3hr和10MPa、20MPa热压烧结制备Al2O3-TiC-TiN基金属陶瓷,通过检测可知:热压烧结制备的试样的致密度和各项力学性能都有很大程度的提高,硬度最大值为19.4GPa,断裂韧性最大值为5.20 MPa□m1/2。

论文目录

• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷文献综述'>第一章 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷文献综述
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的发展历程'>1.1 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的发展历程
• 2O₃、TiC、TiN及Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的性能'>1.2 Al₂O₃、TiC、TiN及Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的性能
• 2O₃的组成与结构'>1.2.1 Al₂O₃的组成与结构
• 2O₃的性质'>1.2.2 Al₂O₃的性质
• 1.2.3 TiC、TiN的组成与结构
• 1.2.4 TiC粉末的物理特征
• 1.2.5 TiN粉末的物理特征
• 2O₃-TIC-TIN基金属陶瓷的组织结构和生产工艺'>1.3 AL₂O₃-TIC-TIN基金属陶瓷的组织结构和生产工艺
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的组织结构'>1.3.1 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的组织结构
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷原料的粉磨和成型'>1.3.2 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷原料的粉磨和成型
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷烧结的机理、主要类型、特点及工艺概述'>1.3.3 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷烧结的机理、主要类型、特点及工艺概述
• 2O₃-TIC-TIN基金属陶瓷的作用'>1.4 添加剂对AL₂O₃-TIC-TIN基金属陶瓷的作用
• 1.4.1 添加剂的作用及种类
• 1.4.2 加入金属颗粒的作用
• 1.4.3 加入氧化物添加剂的作用
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧机理和方法'>1.5 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧机理和方法
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧机理'>1.5.1 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧机理
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧方法。'>1.5.2 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的增韧方法。
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的应用'>1.6 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的应用
• 1.7 研究的背景及内容
• 1.7.1 研究的相关背景
• 1.7.2 本研究的主要内容
• 1.8 本章小结
• 第二章 实验过程和研究方法
• 2.1 实验过程：
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验配方
• 2.1.3 烧结参数
• 2.1.4 工艺流程图
• 2.1.5 原料处理
• 2.1.6 成型
• 2.1.7 烧结
• 2.2 试样性能的检测方法及原理
• 2.2.1 体积密度、气孔率的检测
• 2.2.2 硬度的检测
• 2.2.3 断裂韧性的检测
• 2.2.4 试样的显微结构SEM分析
• 2.3 实验主要仪器及设备
• 第三章 实验结果与分析
• 2O₃基复合金属陶瓷的体积密度和相对密度'>3.1 TiC-TiN-Al₂O₃基复合金属陶瓷的体积密度和相对密度
• 3.1.1 常压下1600℃、1700℃、1800℃烧结1h试样的密度
• 3.1.2 在1600℃下，不同烧结方法、不同压力下试样的体积密度和相对密度
• 3.1.3 影响试样密度因素的分析
• 2O₃-TiC-TiN基复合金属陶瓷的硬度'>3.2 Al₂O₃-TiC-TiN基复合金属陶瓷的硬度
• 3.2.1 常压下1600℃、1700℃、1800℃烧结1hr试样的硬度检测
• 3.2.2 在1600℃下，不同烧结方法、不同压力的试样的硬度
• 2O₃-TiC-TiN基复合金属陶瓷的断裂韧性'>3.3 Al₂O₃-TiC-TiN基复合金属陶瓷的断裂韧性
• 3.3.1 常压下1600℃、1700℃、1800℃烧结1hr试样的断裂韧性
• 3.3.2 在1600℃下，不同烧结方法、不同压力下试样的断裂韧性
• 3.3.3 气孔对断裂韧性提高的作用
• 2O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的显微结构'>3.4 Al₂O₃-TiC-TiN基金属陶瓷的显微结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 本实验结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献