纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷材料研究

论文题目: 纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷材料研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 雷燕

导师: 熊惟皓

关键词: 基金属陶瓷,纳米复合,制备技术,压制,成形剂,热压烧结,二阶段烧结法,组织,机械性能,晶粒长大抑制作用

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文采用热分析(TG)、X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X 射线能谱(EDS)、O/N 测定仪等实验手段系统地研究了纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷材料的成分、制备工艺、组织结构与性能等之间的关系。论文首先综述了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展概况和研究进展,总结了Ti(C,N)基金属陶瓷的晶粒细化、成分及添加剂对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响,并对相关材料-硬质合金的晶粒细化研究现状进行了简述; 总结了纳米粉末的压制成型技术、压制特性及相关压制理论、纳米烧结技术和纳米烧结特性。在此基础上指出了本文研究的目的和意义。首先研究了化学成分、粉末粒度及压制工艺参数对Ti(C,N)基金属陶瓷混合粉末可压制性的影响,建立了组分压制特性与金属陶瓷混合粉末压制特性之间的计算公式,且计算值与实验结果相吻合,并且,还从理论上分析了金属-陶瓷混合粉末压制过程的微观力学作用机制。研究了以聚乙烯醇为基,分别添加甘油、聚乙二醇与石蜡的多组元有机物成形剂对纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷混合粉末可压制性、素坯强度、烧结试样机械性能和孔隙率的影响。试验结果表明:在四种有机物成形剂中,聚乙烯醇+石蜡的有机物组成热分解特性对于脱脂过程的进行最为有利,且添加了该成形剂的金属陶瓷孔隙率较低,综合机械性能最好。对纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷热压烧结工艺、及材料在热压烧结过程中的致密化过程、相变特点和组织特征进行了系统的研究。研究结果表明:金属陶瓷致密性主要受热压压力影响,物相之间的相变反应程度主要受烧结温度影响; 1400oC 下保温20min 所获得的金属陶瓷综合机械性能最好。纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷热压烧结过程中VC 添加剂对晶粒长大的抑制作用规律为:纳米硬质相颗粒在从纳米尺寸长大到接近1μm 的过程中,VC 未起到抑制晶粒长大的作用,随着烧结过程的继续进行,VC 对晶粒的细化作用明显,但是当晶粒

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展概况

1.2 纳米粉末冶金制备技术及相关理论

1.3 本文研究的目的、意义和内容

2 实验材料成分设计及制备工艺

2.1 实验用粉末的初始条件

2.2 实验用金属陶瓷材料的成分设计

2.3 实验制备金属陶瓷材料的工艺过程

3 金属陶瓷混合粉末压制行为研究

3.1 组分压制特性与金属陶瓷混合粉末压制特性之间的关系

3.2 影响金属陶瓷混合粉末压制过程的因素

3.3 金属-陶瓷混合粉末压制过程微观力学作用机制分析

3.4 本章小结

4 金属陶瓷模压成形剂的优化

4.1 实验方法

4.2 成形剂的设计与添加方式

4.3 成形剂的热分解特性

4.4 添加成形剂的影响

4.5 脱脂工艺与脱脂气氛的影响

4.6 本章小结

5 热压烧结

5.1 实验方法

5.2 热压烧结工艺研究

5.3 添加剂VC 的影响

5.4 本章小结

6 二阶段真空烧结

6.1 二阶段烧结法的理论基础

6.2 实验方法

6.3 孔隙对晶粒长大的抑制作用

6.4 纳米复合金属陶瓷粉末的氧污染

6.5 固相烧结过程中氧脱除量、晶粒尺寸及致密度的变化规律

6.6 二阶段真空烧结工艺研究

6.7 本章小结

7 纳米复合作用研究

7.1 实验方法

7.2 球磨纳米硬质相粉末特性

7.3 纳米TiC、TiN 粉末复合添加作用

7.4 球磨纳米WC 粉末添加作用

7.5 本章小结

8 全文总结

8.1 本文的主要结论

8.2 本文的创新之处

致谢

参考文献

附录 1 攻读博士学位期间发表论文目录

发布时间: 2006-04-05

纳米复合Ti（C，N）基金属陶瓷材料研究

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