Al2O3-Ti(C,N)復(fù)合金屬陶瓷模具材料的制備與性能研究.pdf

1、本文針對(duì)陶瓷模具材料的強(qiáng)韌性和耐磨性較差、使用壽命較短的缺點(diǎn)，提出了采用真空熱壓燒結(jié)的方法制備Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料以改善其力學(xué)性能和耐磨性。研究了材料的組分和熱壓燒結(jié)工藝對(duì)其力學(xué)性能與顯微組織的影響，針對(duì)Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的耐磨性進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，研究其摩擦磨損特性及磨損機(jī)理。主要結(jié)論如下：
　?。?）Ti(C,N)的添加可以抑制Al2O3晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化顯微組

2、織，增強(qiáng)增韌陶瓷模具材料。金屬Nb和Cr的添加能促進(jìn)陶瓷模具材料的致密化，細(xì)化硬質(zhì)相晶粒，改善材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高斷裂韌性。燒結(jié)溫度越高，材料的致密性越好，力學(xué)性能也更優(yōu)越，但過(guò)高的燒結(jié)溫度促使晶粒發(fā)生異常長(zhǎng)大，降低了材料性能。保溫時(shí)間太短，材料來(lái)不及燒結(jié)完全，致密性和力學(xué)性能相對(duì)較低，而保溫時(shí)間太長(zhǎng)又容易引起晶粒過(guò)分發(fā)育導(dǎo)致力學(xué)性能下降。
　　（2）Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的組分設(shè)計(jì)為Ti(C,N)

3、含量為30％，金屬NbCr含量為7.5%；熱壓燒結(jié)工藝設(shè)計(jì)為，熱壓燒結(jié)溫度1650℃，保溫時(shí)間20min。在此條件下，制得的Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)792MPa，維氏硬度為20.63GPa，斷裂韌性為7.1MPa·m1/2。
　?。?）Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的增韌機(jī)理為晶粒細(xì)化、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋聯(lián)和沿晶與穿晶混合斷裂。
　?。?）干摩擦條件下，摩擦系數(shù)

4、隨法向載荷和轉(zhuǎn)速的增加呈下降趨勢(shì)，與Al2O3-Ti(C,N)陶瓷的摩擦系數(shù)相比，Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的摩擦系數(shù)較低；相同摩擦條件下，Al2O3-Ti(C,N)/Nb/Cr金屬陶瓷模具材料的磨損率低于Al2O3-Ti(C,N)陶瓷材料的磨損率；金屬陶瓷模具材料的磨損率隨著法向載荷的增大而增加，隨著轉(zhuǎn)速的提高，呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
　　（5）Al2O3-Ti(C,N)陶瓷材料的磨損機(jī)理以磨粒磨損和脆性斷