低成本制備Al2O3-TiCN-Fe復(fù)合材料的工藝研究.pdf

1、近年來(lái)，復(fù)合材料迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，金屬陶瓷復(fù)合材料則是其中的一個(gè)典型的代表，它不僅有陶瓷良好的耐高溫、高強(qiáng)度、抗氧化的性能，而且兼具金屬的塑性，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。Al2O3-TiC基陶瓷是近年來(lái)復(fù)合材料中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。為了改善Al2O3-TiC基陶瓷的韌性，研究者添加延性金屬（如Co、Ni、Mo等）制備Al2O3-TiC-Me復(fù)合材料取得了一系列研究進(jìn)展，但成本較高，不少研究者嘗試用價(jià)格低廉的Fe取代傳

2、統(tǒng)金屬，制備Al2O3-TiC-Fe復(fù)合材料，但制備工藝也較為復(fù)雜。TiCN與TiC相比，物理化學(xué)特性更為優(yōu)良，所以Al2O3-TiCN基陶瓷復(fù)合材料與Al2O3-TiC基陶瓷復(fù)合材料相比表現(xiàn)出更好的應(yīng)用前景。
　　本論文以天然鈦鐵礦為原料，在氮?dú)鈿夥障?，利用其與鋁、石墨和之間的鋁熱、碳熱反應(yīng)，采用原位反應(yīng)熱壓燒結(jié)工藝制備Al2O3-TiCN-Fe復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了球磨工藝和燒結(jié)工藝對(duì)Al2O3-TiCN-Fe復(fù)合材料組織和力學(xué)

3、性能的影響。本研究結(jié)合我國(guó)豐富的鈦鐵礦資源優(yōu)勢(shì)，充分利用了鈦鐵礦中的Fe和Ti元素，以及鈦鐵礦中本身含有的Al2O3，采用原位反應(yīng)合成工藝制備性能優(yōu)良的Al2O3-TiCN-Fe復(fù)合材料，反應(yīng)易于控制且成本較低，為復(fù)合材料的制備工藝基礎(chǔ)研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明：
　　（1）原料經(jīng)優(yōu)化后的干磨與濕磨兩種方式球磨后，干磨粉料平均粒度較濕磨粉料平均粒度要小，濕磨粉料粒度呈正態(tài)分布。粉料在球磨過(guò)程中均未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但干磨粉料球

4、磨后石墨趨于無(wú)定形化；
　?。?）干磨粉料燒結(jié)后孔隙率較高，濕磨粉料燒結(jié)后較為致密。在燒結(jié)溫度為1400℃，燒結(jié)壓力20MPa，保溫時(shí)間30min條件下，濕磨燒結(jié)樣的抗彎強(qiáng)度達(dá)到303MPa，而干磨燒結(jié)樣的抗彎強(qiáng)度只有217MPa。濕磨燒結(jié)樣的維氏硬度和密度較干磨燒結(jié)樣也有小幅提高；
　?。?）對(duì)干磨后粉料而言，優(yōu)化后的燒結(jié)工藝參數(shù)為：燒結(jié)壓力30MPa，預(yù)置壓力15MPa，燒結(jié)溫度1500℃，保溫時(shí)間30min，材料性能最