非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究

发布时间：2017-03-24 20:12

  本文关键词：非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：性能优良的结合剂是制备高品质PCD—聚晶金刚石的关键，课题利用机械合金化方法制备非化学计量比TiCx，在高压条件下将其与AlN、TaC分别进行分层和混合烧结，研究界面区域原子扩散现象，提高烧结体材料性能。 TiC0.4与AlN、TaC分别进行高压分层烧结，压力5.5GPa，温度1500℃，保温时间15min。实验结果表明，TiC0.4/AlN界面出现N的高含量区域，TiC0.4侧观察到明显Al聚集区，TiC0.4/TaC界面观察到明显的扩散区域，Ti、Ta元素存在明显的阶梯分布，界面原子扩散现象明显。 TiC0.4与AlN以不同配比高压烧结，生成了TiCxNy和Al2O3物相。烧结体硬度随AlN含量的增加先增大后减小，AlN体积分数为20%、烧结温度1500℃时烧结体的硬度达到最大值19.63GPa；AlN体积分数为20%、烧结温度1400℃时烧结体断裂韧性最优，，为6.25MPa·m1/2。TiC0.4与TaC不同配比进行高压烧结，TaC体积分数为25%时硬度最高，为15.29GPa；不同保温时间对比，保温10min时烧结体硬度达到最大值16.68GPa，20min时断裂韧性最优，为4.90MPa·m1/2。 TiC0.4/AlN/TaC三相混合烧结得到TAT系列烧结体，1500℃，5.5GPa，保温10min进行不同配比的高压烧结，TAT-6硬度最大，达到21.13GPa，TAT-3断裂韧性最优，为6.32MPa·m1/2。TaC体积分数在15~25%范围内，有利于TiC0.4/AlN/TaC三相复合块体材料性能的优化。
【关键词】：机械合金化 非化学计量比碳化钛 氮化铝 碳化钽 高压烧结
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ134.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 PCD 概述9-11
• 1.1.1 PCD 的性质和应用9-10
• 1.1.2 PCD 结合剂的研究和进展10-11
• 1.2 非化学计量比碳化钛11-15
• 1.2.1 非化学计量比化合物11-12
• 1.2.2 非化学计量比 TiCx12-14
• 1.2.3 机械合金化制备 TiCx14-15
• 1.3 AlN 和 TaC 的性质介绍15-18
• 1.3.1 AlN 的性质和应用15-16
• 1.3.2 TaC 的性质和应用16-17
• 1.3.3 TiCx与 AlN 和 TaC 吉布斯自由能的关系17-18
• 1.4 高压烧结18-19
• 1.5 选题背景及研究内容19-21
• 第2章 实验方法与研究内容21-27
• 2.1 实验原料21
• 2.2 实验设备21
• 2.3 实验方法21-27
• 2.3.1 机械合金化制备 TiC_(0.4)22
• 2.3.2 高压烧结22-24
• 2.3.3 物相分析24-25
• 2.3.4 形貌观察25
• 2.3.5 维氏硬度测试25
• 2.3.6 断裂韧性测试25-27
• 第3章 TiC_(0.4)与第二相的界面扩散27-38
• 3.1 机械合金化制备 TiC_(0.4)纳米粉末28-30
• 3.1.1 TiC_(0.4)粉体的 X 射线衍射分析28-29
• 3.1.2 TiC_(0.4)粉体的 SEM 与 EDS 分析29-30
• 3.2 TiC_(0.4)不同温度的单相烧结30-33
• 3.2.1 TiC_(0.4)烧结块体的 XRD 和微观形貌分析30-32
• 3.2.2 TiC_(0.4)烧结块体的性能分析32-33
• 3.3 TiC_(0.4)和 AlN 分层烧结的界面扩散现象33-35
• 3.3.1 TiC_(0.4)/AlN 扩散界面的形貌观察33
• 3.3.2 TiC_(0.4)/AlN 扩散界面的 EDS 分析33-35
• 3.4 TiC_(0.4)和 TaC 分层烧结的界面扩散现象35-36
• 3.4.1 TiC_(0.4)/TaC 扩散界面的形貌观察35-36
• 3.4.2 TiC_(0.4)/TaC 扩散界面的 EDS 分析36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 TiC_(0.4)与添加相的复合烧结38-56
• 4.1 TiC_(0.4)和 AlN 的复合烧结38-46
• 4.1.1 不同混料时间 TiC_(0.4)和 AlN 的复合烧结38-40
• 4.1.2 不同配比 TiC_(0.4)和 AlN 的复合烧结40-43
• 4.1.3 不同烧结温度 TiC_(0.4)和 AlN 的复合烧结43-46
• 4.2 TiC_(0.4)和 TaC 的复合烧结46-50
• 4.2.1 TaC 与不同 C 含量 TiCx的高压烧结46-47
• 4.2.2 不同配比 TiC_(0.4)和 TaC 的复合烧结47-48
• 4.2.3 不同保温时间 TiC_(0.4)和 TaC 的复合烧结48-50
• 4.3 TiC_(0.4)/AlN/TaC 的三相烧结50-54
• 4.3.1 不同保温时间的 TAT 三相烧结51-53
• 4.3.2 不同原料配比的 TAT 三相烧结53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务61-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

【参考文献】

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本文编号：266116