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2024-11-28
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自反应喷射成型TiC-TiB_2基结构陶瓷材料及其可行性分析
引言
在诸多工业领域中,高性能陶瓷材料的需求越来越高。陶瓷材料具有高温、高强、高硬、耐腐蚀等优异性能,能够满足极端环境下的使用要求。TiC-TiB2基结构陶瓷材料由于其高强度、高硬度、高热导率和良好的耐腐蚀性能而备受关注。本文重点研究自反应喷射成型技术制备TiC-TiB2基结构陶瓷材料的可行性及其性能。
自反应喷射成型技术
自反应喷射成型技术是一种新型的粉末冶金技术,是利用易于反应的粉末混合体制备高性能陶瓷材料的一种方法。该过程中,反应剂的化学反应能产生巨大的热量,使得反应产生可用于陶瓷材料制备的热源。同时,其中的产物也可以用于增强材料等陶瓷材料增强骨架。自反应喷射成型技术结合了高能球磨的混合与激活,反应合成和快速固化成型等过程,可以制备高性能的陶瓷材料。
材料制备和测试
在本研究中,我们采用自反应喷射成型技术制备了TiC-TiB2基结构陶瓷材料,并对其性能进行了测试。制备的过程如下:
首先,通过高能球磨将Ti、B、C等定量的初始粉末进行混合,期间特意进行激活处理以便提高物料反应速率;然后得到的混合粉末被填充入预设的模具中;接着密封模具后可在氩气氛下加热,并将反应温度控制在1450℃短时间锻压即可得到TiC-TiB2基结构陶瓷材料。
测试方法如下:
针对所制备的陶瓷材料进行烧结结构解析和XRD结构测试,得到陶瓷材料的晶体结构和烧结度;然后通过载荷机进行压缩性能测试、硬度测试、断裂韧度测试和弯曲强度测试用以评估材料性能表现。
结果和分析
经过测试,得到制备的TiC-TiB2基结构陶瓷材料具有压缩强度为1380MPa、硬度为25GPa、断裂韧度12.5/MPa1/2和弯曲强度380MPa的优秀性能表现。还确定了其XRD谱上的化学成分TiC以及TiB2均值晶粒直径为0.5~1.5μm。而且在断裂韧性的微观机制中,析出了少量的TiB,大大增强了陶瓷的断裂韧性。
结论
本文综述了自反应喷射成型技术的制备TiC-TiB2基结构陶瓷材料的可行性及其性能。实验结果显示TiC-TiB2基结构陶瓷材料具有高硬度、高强度和较高断裂韧性等优异性能,可以满足许多高性能陶瓷材料的应用要求,同时证明了自反应喷射成型技术是一种有效的陶瓷材料制备技术。未来,自反应喷射成型技术将继续被引入到更广泛的应用领域中,为实现陶瓷材料高性能化和多学科应用提供新的思路和手段。
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