论文部分内容阅读
本文综述了Ti(C,N)基金属陶瓷及SiC晶须的研究进展和发展趋势,概述了SiC晶须对金属及陶瓷性能的影响。在此基础上提出了本文的目的:通过在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加纳米SiC晶须,提高材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性,开发强度、韧性均较高的Ti(C,N)基金属陶瓷。本文采用场发射扫描电子显微镜观察烧结后试样的显微组织结构及断口形貌,采用能谱仪分析材料的成分分布状况,测试试样的抗弯强度与硬度,系统分析了材料成分、组织结构与性能之间的关系。系统研究了不同纳米SiC晶须含量、不同烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织、性能的影响。材料烧结后,经显微组织观察,Ti(C,N)基金属陶瓷基体的显微组织具有典型的芯-壳结构:黑色的硬质相、灰色的环形相及灰白色的粘结相。添加了纳米SiC晶须的烧结体显微组织也具有典型的芯-壳结构:黑色的硬质相、灰色的环形相、灰白色的粘结相以及分布于粘结相中的白色增强相组成。综合考虑抗弯强度和硬度,当烧结温度为1410℃,纳米SiC晶须含量为7.5vol%时,该复合材料性能最好。研究了不同纳米SiC晶须添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性的影响,添加晶须的复合材料的断裂韧性值均比Ti(C,N)金属陶瓷基体的高,在添加量为7.5vol %时,该复合材料的断裂韧性最佳,达到11.56MPa·m1/2,比基体材料的断裂韧性值提高了31%。探讨了纳米SiC晶须改性的Ti(C,N)基金属陶瓷的增韧机理,分析结果包括:晶须桥联、晶须拔出和裂纹偏转;晶须对主裂纹的发展有阻碍作用,减小了主裂纹的增长速度和扩展路径;镶嵌于粘结相中的细小硬质相颗粒,对裂纹的形成和扩展起到阻碍作用,在此过程中,裂纹扩展因消耗能量而使金属陶瓷增韧。观察和分析了不同纳米SiC晶须改性Ti(C,N)基金属陶瓷的断口形貌,发现其断裂方式为混合型的,即沿晶断裂和韧窝断裂同时存在,以韧窝断裂为主,有明显的晶须拔出痕迹。