添加ZrC对Ti（C，N）基金属陶瓷组织和力学性能的影响

摘要

作为一种新型的工具材料,Ti(C,N)基金属陶瓷具有许多优良的性能,因而得到了广泛的应用,特别是近年来发展迅速.本文用传统的粉末冶金方法制备了不同ZrC含量的Ti(C,N)基金属陶瓷试样,运用XRD,SEM,EDX等手段对材料的显微组织进行了表征分析,并用这些显微组织的特征和差异解释了材料宏观力学性能的特点. 本论文共分五章,第一章为绪论,简要介绍了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. 第二章介绍了超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷的试验原料、制备工艺; 第三章介绍了超细晶粒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. 第四章讨论了Ti(C,N)基金属陶瓷成分,显微组织和宏观力学性能之间的关系.本章详细分析了ZrC含量对金属陶瓷组织以及力学性能的影响.实验结果表明:(1) 在一定范围内,随ZrC粉加入量的增加,组织逐渐细化,并形成(Ti,Zr)C、(Ti,Mo)C、(Ti,Zr,Mo)C、(Ti,Mo,W)C、 (Ti,Zr,Mo,W)C固溶体,这些固溶体对金属陶瓷都有强化作用.而且,试样的显微组织中都有经典的黑芯/灰壳结构.(2) 在第一组TiC基金属陶瓷试样中添加ZrC后,显微组织中出现一种白色球状的颗粒,这些颗粒围绕在TiC周围析出;在第四组Ti(C,N)基金属陶瓷试样中添加ZrC后,显微组织中出现了一种新的白芯/灰壳结构,这些新的组织对金属陶瓷的性能有益.(3) 未加ZrC时,断口以穿晶断裂为主要模式,沿晶断裂较少,随ZrC的加入,沿晶断裂增多,金属陶瓷组织与断口照片中存在少量的微裂纹和空洞,这些微裂纹和孔洞对金属陶瓷有增韧作用.(4) 由于ZrC的加入降低了金属粘结相Ni、Co对陶瓷相的润湿性,与未加ZrC的金属陶瓷相比,添加ZrC后,金属陶瓷的致密度都有所下降,这对金属陶瓷的力学性能也产生不利影响,导致硬度、抗弯强度没有明显改善. 第五章为全文总结以及对未来工作的建议.

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2 Ti(C，N)基金属陶瓷的发展状况

1.3 Ti(C，N)基金属陶瓷的制备工艺

1.4 Ti(C，N)基金属陶瓷的组织和性能

1.4.1 Ti(C，N)基金属陶瓷的显微组织

1.4.2 Ti(C，N)基金属陶瓷的性能

1.4.3成分对Ti(C，N)基金属陶瓷组织和性能的影响

1.5本课题研究的目的及意义

第二章方案设计及试样制备

2.1实验设想及方案

2.2成分设计

2.3金属陶瓷试样的制备

2.3.1原料粉末的性能指标

2.3.2混合粉料质量计算

2.3.3 Ti(C，N)基金属陶瓷材料的制备过程

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硬度的测试

3.4断裂韧性测试

3.5 XRD物相分析以及点阵常数的测定

3.6 SEM观察和EDX能谱分析

第四章实验结果及分析

4.1引言

4.2 XRD物相分析

4.3金属陶瓷的显微组织观察和分析

4.3.1添加ZrC对金属陶瓷组织的影响

4.3.2添加Mo对TiC金属陶瓷组织的影响

4.3.3添加WC对TiC金属陶瓷组织的影响

4.3.4添加TiN对Ti(C，N)金属陶瓷组织的影响

4.4金属陶瓷的力学性能影响和分析

4.4.1 ZrC含量对金属陶瓷试样致密度的影响

4.4.2 ZrC含量对金属陶瓷试样硬度的影响

4.4.3 ZrC含量对金属陶瓷试样抗弯强度的影响

4.4.4 ZrC含量对金属陶瓷试样断裂韧性的影响

第五章全文总结

5.1全文总结

5.2对未来工作的建议

参考文献

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