TiC-TiB2基复合材料发展现状及其应用 2.ppt

TiC-TiB2复合陶瓷的发展现状及其应用;　　一、TiC-TiB2复合材料体系的选择　　二、TiC－TiB2 复合陶瓷的合成与制备　　三、TiC- TiB2 复合陶瓷性能研究　　四、TiC-TiB2复合材料的应用与展望　　五、参考文献;一、TiC-TiB2复合材料体系的选择; 从相图上看,TiB2和TiC的结合在热力学上直到2500 ℃一直是稳定的; 有研究表明在室温条件下TiC-TiB2复合陶瓷的维氏硬度为23G Pa , 此值低于纯TiC 的2 5 .7GPa 和TiB2的28.5G Pa , 然而在600℃ 时,TiC-TiB2复合陶瓷硬度远高于TiC和TiB2单相的硬度, 这说明TiC-TiB2陶瓷基复合材料是一种很好的高温结构陶瓷材料, 具有广阔的应用前景。;二、TiC－TiB2 复合陶瓷的合成与制备;（1）粉末冶金法;（2）瞬间塑性相加工技术(TPPP);瞬间塑性相加工技术(TPPP)量消耗低，放热反应提供高能功率。高能反应在较低的能量点火之后变成独立的反应。高的燃烧温度会促使杂质挥发，最后形成高纯度产物。在TiC- TiB2 合成物中，由于这个重要的特色使自蔓延高温合成技术（SHS ）合成的材料比普通方法合成的材料有更出色的性能。如果在SHS技术中应用压力，有可能同时达到成型和致密的目的。;（3）自蔓延高温合成技术（SHS）;Bhaumik[6]等人以Ti- B4C- C 混合粉末作为起始反应物料，采用准等静压工艺技术制备的TiC- TiB2复合陶瓷相对密度分别达到96% 和96.8%。通过实验Bhaumik等人得出结论：虽然燃烧合成技术的特点是点火后反应可自行维持，不需要外源加热，但为了使材料进一步致密，应尽可能维持燃烧合成的高温特性。;以上各工艺具有不同的特点，其中SHS 工艺是最节能高效的，但由于速度快而难以控制反应进程，而瞬间塑性相加工技术(T PPP)，自蔓延高温合成技术(SPS) 及球磨等工艺比较稳定，但生产周期长，因而应根据所需材料的性能特点及应用范围来选择不同的制备工艺。;三、TiC- TiB2 复合陶瓷性能研究;(1)力学性能; 至于复合陶瓷的弯曲强度, 当B4C+Ti+C 含量较少时, 分布于复合陶瓷基体上的粗大Al2O3 颗粒与TiC- TiB2 基体界面相容性差,故在外加载荷作用下易剥落而形成裂纹源, 故复合陶瓷的弯曲强度较低;但是随着B4C+Ti+C 含量的增加, 陶瓷中氧化物含量降低,复合陶瓷显微组织均匀、细化,故弯??强度也逐渐升高。受超重力强对流冲刷效应，陶瓷各组织难以长大，使得材料致密化的同时又能获得细晶组织，故陶瓷基体得以强化；同时，由于高强硬的(Ti，W)C 块状晶及塑性相Fe6W7 的存在，在裂纹扩展中将诱发强烈的裂纹偏转增韧机制，使得裂纹扩展阻力显著增高，裂纹难以进一步扩展，如图3 中压痕四角处的短裂纹，从而使材料断裂韧性得以增加;TiC- TiB2 复合陶瓷具有比TiC、TiB2 单相陶瓷更高的强度、断裂韧性与耐磨性，可作为金属压模、刀具、发动机与热交换器的高温部件等,因而具有广泛的应用前景。由于燃烧合成技术及其衍生出的加压致密化技术可以获得高密度的复合陶瓷材料，且在降低成本和显微组织控制上具有其他制备技术所难以具备的优势，目前已成为制备TiC- TiB2 复合陶瓷的研究热点；同时，共晶系复合陶瓷因显微组织细密、强硬度高，现已成为TiC- TiB2 复合陶瓷的主要发展方向;四、TiC-TiB2复合材料的应用与展望;TiC-TiB2复合陶瓷具有高硬度、高熔点、高导电率、耐冲击、高温稳定性好、密度低等一系列优点, 与单相陶瓷材料相比含有TiC 和TiB2 两相的复合陶瓷材料的总体性能有较大的提高, 可以制作耐热元件、刀具材料以及成型模具、防护装甲、核反应堆的第一层防护瓦、气热喷涂材料、电解铝中的Hall-Heroult（霍尔-埃鲁）电池阴极等。 加入金属C u 或C o 的TiC-TiB2复合陶瓷材料可以作为 硬质合金材料, 甚至可以替代目前广泛使用的W C 一C o基金属陶瓷。同时, 通过制备出高强高导电陶瓷材料C u 一TiC -TiB2, 拓宽了该材料的应用领域。该材料在高温方面具有更广泛的应用价值;研究表明, 在室温条件下TiC 一Ti B2复合材料的维氏硬度值低于纯TiC 和TiB2 的维氏硬度值, 然而在600℃ 时, TiC-Ti B2 复合材料的硬度远超过TiC 和Ti B2的硬度[1],因而其可以作为高温压缩材料。用B4C 与5w t % Ti 制备的复合材料, 与B4C 和Ⅳ 一Ⅴ主族金属(金属重量占0. 5 一10 % ) 的反应材料相比具有最高的硬度, 可以作为高温下测量显维硬度的压头或刻痕计, 用这种材料作为硬度