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：2021-05-07 14:41

　　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4.9... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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


【参考文献】：
期刊论文
[1]加入TaC对Ti3SiC2陶瓷材料性能的影响[J]. 杨祎诺,尹洪峰,刘百宽,袁蝴蝶,贾换.  航空材料学报. 2013(01)
[2]聚晶金刚石高速研磨实验研究[J]. 许立福,刘涛,黄树涛,周丽.  制造技术与机床. 2012(12)
[3]C/C复合材料表面TaC涂层的制备和生成机制[J]. 李江鸿,张红波,熊翔,肖鹏,黄伯云.  稀有金属材料与工程. 2009(03)
[4]Effects of nano TiN addition on the microstructure and mechanical properties of TiC based steel bonded carbides[J]. WANG Zhi’an,DAI Haiyang,and ZOU YuKey Lab.of the Education Ministry of China for Radiation Physics and Technology,Institute of Nuclear Science and Technology,Sichuan University,Chengdu 610064,China.  Rare Metals. 2008(01)
[5]PDC的制备技术及其参数对产品特性的影响[J]. 柴津萩,王光祖.  超硬材料工程. 2007(06)
[6]聚晶金刚石的应用现状和发展趋势[J]. 张勤俭,曹凤国,王先逵.  金刚石与磨料磨具工程. 2006(01)
[7]C/C复合材料基TaC涂层低功率激光烧蚀特征[J]. 李国栋,熊翔.  粉末冶金材料科学与工程. 2005(03)
[8]温度对CVD-TaC涂层组成、形貌与结构的影响[J]. 李国栋,熊翔,黄伯云.  中国有色金属学报. 2005(04)
[9]人工合成金刚石研究进展[J]. 陈乾旺,娄正松,王强,陈昶乐.  物理. 2005(03)
[10]聚晶金刚石复合体的研究进展[J]. 陈石林,彭振斌,陈启武.  矿冶工程. 2004(02)

博士论文
[1]AIN/BN复相陶瓷的SPS制备、显微结构与性能调整[D]. 李美娟.武汉理工大学 2006

硕士论文
[1]SPS烧结制备TaC基陶瓷及其组织与性能研究[D]. 郑思维.哈尔滨工业大学 2011
[2]聚晶金刚石复合片（PDC）显微结构与性能研究[D]. 陈晶晶.武汉理工大学 2010



本文编号：3173571