TiB2復相陶瓷材料的制備及性能.pdf

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1、第41卷第3期人工晶體學報V01．4lNo．32012年6月JOURNAL0FSYNTHETICCRYSTALSJune．2Ol2原位合成ZrO2／TiB2復相陶瓷材料的制備及性能潘培道，劉孝光，孫小燕，王長春(池州學院機電工程系，池州247000)摘要：以3Y．ZrO：為基體，用TiC和BC為原料反應生成TiB，原位合成了ZrO／TiB復相陶瓷材料，測試和分析了復合材料的抗彎強度、維氏顯微硬度和斷裂韌性。結(jié)果表明：原位生成的TiB對基體起到較好的增韌補強作用。當TiB的質(zhì)量分數(shù)為30％時，復合

2、陶瓷的綜合力學性能最好，其抗彎強度、維氏顯微硬度及斷裂韌性分別達到1060MPa、14．5GPa和11．2MPa·m。關鍵詞：ZrO：／TiB：復相陶瓷；原位合成；力學性能；微觀結(jié)構(gòu)中圖分類號：TQ174文獻標識碼：A文章編號：1000-985X(2012)03-0759-05FabricationandPropertiesofZrO2／TiB2CompositeCeramicMaterialsbyIn-situSynthesisPANPei—dao，LIUXiao—guang，SUNXiao—

3、yan，WANGChang—chun(DepartmentofMechanicalandElectficMEngineering，ChizhouCollege，Chizhou247000，China)(Received29January2012，accep~d12Mawh2012)Abstract：ZrO2／TiB2compositeswassynthesizedusingTiCandB4Casrawmaterialsbyin·situsynthesisonthebasisof3Y—ZrO2．T

4、hebendingstrength，Vicke~microhardnessandfracturetoughnessofthecompositeweretestedandanalyzed．Theresultsshowthat3Y—ZrO2istoughenedandstrengthenedbyin—situsynthesizedTiB2particles．whenthemaasfractionofTiB2is30％，thecompositehasthebestmechanicalpropertie

5、s，anditsbendingstrength，Vicke~microhardnessandfracturetoughnessarol060MPa，14．5GPaand11．2MPa·m，respectively．Keywords：ZrO2／TiB2composites；in—situsynthesis；mechanicalproperties；microstructure1引言氧化鋯陶瓷具有較好的常溫力學性能(如高強度、高韌性等)和低熱導率及抗化學腐蝕穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，但由于其較低的硬度和低

6、溫老化等特點而限制了其應用范圍引。向氧化鋯基體中添加高硬度、高熔點的硬質(zhì)相顆粒即復相化是改善其性能的有效途徑之一]，其復合材料作為刀模具材料得到較廣泛的應用。Basu等剛通過向ZrO基體中直接加入一定量的TiB顆粒制得的ZrO：／TiB復相陶瓷材料獲得了良好的綜合力學性能。已有研究工作坩表明通過適當?shù)脑环磻梢垣@得顆粒細小、分布均勻的第二相，并能有效阻止晶粒二次長大。本工作就是從這一角度出發(fā)，同時為避免TiB粉末活性高、易水解、吸潮等缺點，通過用TiC和B4c化學反應在3Y—ZrO基體中原位生

7、成TiB：，用熱壓燒結(jié)工藝制得ZrO：／TiB復相陶瓷材料。收稿日期：2012-01-29；修訂Et期：2012-03-12基金項目：安徽省科技計劃資助項目(10020203045)；安徽省高校自然科學研究資助項目(kj2010B132)作者簡介：潘培道(1966-)，男，安徽省人，副教授。E-mail：panpeidao@cgu．edu．ca760人工晶體學報第41卷2實驗2．1樣品制備實驗所用原料均為市售產(chǎn)品：3Y．ZrO：為山東晶鑫材料科技有限公司生產(chǎn)，平均粒徑為0．5Ixm；BC為牡丹江

8、金剛鉆碳化硼有限公司生產(chǎn)的W5粉，平均粒徑為3．3m；TiC為株洲廣源硬質(zhì)材料有限公司生產(chǎn)，牌號為Ftic-2，平均粒徑為2．0m。樣品按表1進行配料，表中數(shù)據(jù)為質(zhì)量分數(shù)，TiC和Bc理論質(zhì)量之比為2．17：1，為使反應完全，實際取二者質(zhì)量之比為2．33：1。表中YZB10表示復合材料中TiB：理論含量為10％，余類推。以無水乙醇和YG8硬質(zhì)合金球為介質(zhì)進行濕法球磨12h，球料比5：1，真空干燥后100目過篩備用；稱取一定量的混合料裝入石墨模具中，在熱壓爐中進行熱壓燒結(jié)，所采用的熱壓工藝參數(shù)為：