C空位扩散型高熵陶瓷硬质材料的烧结制备及力学性能研究
发布时间：2024-12-07 05:36
本文以TiC0.5空位原料为主体,首先研究了扩散驱动温度对TiC0.5-VC、TiC0.5-NbC两组扩散偶扩散行为的影响及不同浓度处金属原子在TiC0.5中的扩散行为。然后在其扩散理论基础上,通过SPS烧结技术,进一步研究了烧结温度对不同组元高熵陶瓷硬质材料物相、晶粒显微形貌、综合力学性能及扩散程度的影响。最后使用高温高压合成技术改善不同组元高熵陶瓷的综合力学性能,同时研究保温时间对其性能的影响。实验采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）、万能力学试验机、显微硬度计、密度天平等测试设备对在不同实验条件下合成的烧结体的物相、晶粒显微形貌、扩散行为和综合力学性能等进行表征分析。实验结果表明:1)TiC0.5-VC、TiC0.5-NbC两组扩散偶中,V原子表现出对温度更为敏感型扩散行为,其扩散系数在1700℃时急剧增大,为10-14数量级,Nb原子在TiC0.5中扩散系数随温度的升高逐渐增大,但增大幅度相...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 高熵材料简介
1.1.1 高熵陶瓷国内外研究进展
1.1.2 高熵陶瓷硬质材料
1.2 非化学计量比化合物
1.2.1 非化学计量比碳化钛
1.2.2 非化学计量比氮化钛
1.2.3 非化学计量比碳化钒钛
1.3 高熔点碳化物
1.3.1 碳化钒
1.3.2 碳化铌
1.3.3 碳化钽
1.4 陶瓷材料烧结概述
1.4.1 无压烧结
1.4.2 热压烧结
1.4.3 自蔓延高温合成
1.4.4 热等静压烧结
1.4.5 放电等离子烧结
1.4.6 高温高压烧结
1.5 本文研究目的、意义和主要研究内容
1.5.1 本文研究目的、意义
1.5.2 主要研究内容
第2章 实验方法原理及过程
2.1 实验原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备及参数
2.2 实验方法及原理
2.2.1机械合金化制备TiC0.5
2.2.2 真空管式炉退火
2.2.3 Boltzmann-Matano方法
2.2.4 SPS烧结
2.2.5 高温高压烧结
2.3 样品表征
2.3.1 气孔率检测
2.3.2 维氏硬度测试
2.3.3 断裂韧性测试
2.3.4 抗弯强度测试
2.4 物相组成及微观结构分析
2.4.1 XRD分析
2.4.2 SEM分析
第3章 TiC0.5与过渡族金属碳化物扩散行为研究
3.1 MA法制备的TiC0.5粉体分析
3.2 TiC0.5与VC的扩散行为研究
3.2.1 扩散偶扫描界面及能谱分析
3.2.2 TiC0.5中V原子扩散系数的测定
3.2.3 TiC0.5-VC扩散频率因子和激活能的测定
3.3 TiC0.5与NbC的扩散行为研究
3.3.1 扩散偶界面扫描形貌及能谱分析
3.3.2 Nb原子在TiC0.5中扩散系数的测定
3.3.3 TiC0.5-NbC扩散频率因子和激活能的测定
3.4 本章小结
第4章 烧结温度对不同组元高熵陶瓷性能的影响
4.1 前言
4.2 TiC0.5/VC/NbC系三组元高熵陶瓷烧结研究
4.2.1 烧结温度对三组元高熵陶瓷物相的影响
4.2.2 烧结温度对三组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.2.3 烧结温度对三组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.2.4 烧结温度对三组元高熵陶瓷互扩散程度的影响
4.3 TiC0.5/VC/NbC/Ti N系四组元高熵陶瓷烧结研究
4.3.1 烧结温度对四组元高熵陶瓷物相的影响
4.3.2 烧结温度对四组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.3.3 烧结温度对四组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.3.4 烧结温度对四组元高熵陶瓷互扩散程度的影响
4.4 TiC0.5/VC/NbC/Ti N/Ta C系五组元高熵陶瓷烧结研究
4.4.1 烧结温度对五组元高熵陶瓷物相的影响
4.4.2 烧结温度对五组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.4.3 烧结温度对五组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.4.4 烧结温度对五组元高熵陶瓷元素之间扩散程度的影响
4.5 本章小结
第5章 高温高压合成不同组元高熵陶瓷
5.1 前言
5.2 实验配方及烧结工艺
5.3 保温时间对高熵陶瓷物相的影响
5.4 保温时间对高熵陶瓷显微结构的影响
5.5 保温时间对高熵陶瓷综合力学性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
个人简历
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
本文编号：4014890
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 高熵材料简介
1.1.1 高熵陶瓷国内外研究进展
1.1.2 高熵陶瓷硬质材料
1.2 非化学计量比化合物
1.2.1 非化学计量比碳化钛
1.2.2 非化学计量比氮化钛
1.2.3 非化学计量比碳化钒钛
1.3 高熔点碳化物
1.3.1 碳化钒
1.3.2 碳化铌
1.3.3 碳化钽
1.4 陶瓷材料烧结概述
1.4.1 无压烧结
1.4.2 热压烧结
1.4.3 自蔓延高温合成
1.4.4 热等静压烧结
1.4.5 放电等离子烧结
1.4.6 高温高压烧结
1.5 本文研究目的、意义和主要研究内容
1.5.1 本文研究目的、意义
1.5.2 主要研究内容
第2章 实验方法原理及过程
2.1 实验原料及设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备及参数
2.2 实验方法及原理
2.2.1机械合金化制备TiC0.5
2.2.3 Boltzmann-Matano方法
2.2.4 SPS烧结
2.2.5 高温高压烧结
2.3 样品表征
2.3.1 气孔率检测
2.3.2 维氏硬度测试
2.3.3 断裂韧性测试
2.3.4 抗弯强度测试
2.4 物相组成及微观结构分析
2.4.1 XRD分析
2.4.2 SEM分析
第3章 TiC0.5与过渡族金属碳化物扩散行为研究
3.1 MA法制备的TiC0.5粉体分析
3.2 TiC0.5与VC的扩散行为研究
3.2.1 扩散偶扫描界面及能谱分析
3.2.2 TiC0.5中V原子扩散系数的测定
3.2.3 TiC0.5-VC扩散频率因子和激活能的测定
3.3 TiC0.5与NbC的扩散行为研究
3.3.1 扩散偶界面扫描形貌及能谱分析
3.3.2 Nb原子在TiC0.5中扩散系数的测定
3.3.3 TiC0.5-NbC扩散频率因子和激活能的测定
3.4 本章小结
第4章 烧结温度对不同组元高熵陶瓷性能的影响
4.1 前言
4.2 TiC0.5/VC/NbC系三组元高熵陶瓷烧结研究
4.2.1 烧结温度对三组元高熵陶瓷物相的影响
4.2.2 烧结温度对三组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.2.3 烧结温度对三组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.2.4 烧结温度对三组元高熵陶瓷互扩散程度的影响
4.3 TiC0.5/VC/NbC/Ti N系四组元高熵陶瓷烧结研究
4.3.1 烧结温度对四组元高熵陶瓷物相的影响
4.3.2 烧结温度对四组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.3.3 烧结温度对四组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.3.4 烧结温度对四组元高熵陶瓷互扩散程度的影响
4.4 TiC0.5/VC/NbC/Ti N/Ta C系五组元高熵陶瓷烧结研究
4.4.1 烧结温度对五组元高熵陶瓷物相的影响
4.4.2 烧结温度对五组元高熵陶瓷微观形貌的影响
4.4.3 烧结温度对五组元高熵陶瓷综合力学性能的影响
4.4.4 烧结温度对五组元高熵陶瓷元素之间扩散程度的影响
4.5 本章小结
第5章 高温高压合成不同组元高熵陶瓷
5.1 前言
5.2 实验配方及烧结工艺
5.3 保温时间对高熵陶瓷物相的影响
5.4 保温时间对高熵陶瓷显微结构的影响
5.5 保温时间对高熵陶瓷综合力学性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
个人简历
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢
本文编号：4014890
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