稀土La预固溶碳氮化物的制备及其对金属陶瓷组织结构与性能的影响

来源 :湖南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Zero1_41004513
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本文首先对Ti(C,N)基金属陶瓷的研究和发展现状进行综述,后引出添加稀土La元素的金属陶瓷在强韧性方面的优势以及复式碳氮化物的制备方法,在此基础上提出本课题的研究目的和内容。以TiO2、La2O3、TiC和C为原料,采用碳热还原氮化法制备(Ti,La)(C,N)复式碳氮化物,然后以(Ti,La)(C,N)为硬质相原料,通过粉末冶金工艺制备了(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷以及直接加入La2O3的Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和抗弯强度测试仪、洛氏硬度计等分析测试手段对碳热还原氮化产物、(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷和Ti(C,N)-La2O3基金属陶瓷进行测试与分析。本工作的主要研究内容和创新点如下:(1)在1800℃下的石墨碳管炉中高温碳氮化3 h后得到完全固溶的(Ti,La)(C,N)复式碳氮化物,粉末颗粒近似球形状,粒径Fsss为1.2μm,粒度均匀性好。(2)(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷混合粉末球磨72 h时,烧结试样最为致密;烧结温度为1450℃时,(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷有最佳力学性能,抗弯强度为2170 MPa,硬度为91.7。(3)La的预固溶能够促进硬质相的溶解析出,硬质相越来越球化;Ti(C,N)-La2O3基金属陶瓷的“芯-环”结构没有(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷显现的明显,且晶粒分布相对杂乱,白亮色粘结相存在明显的聚集现象且分布不均匀,此外,La2O3的直接加入能够细化晶粒。(4)La的预固溶处理能够改善粉末之间的润湿性,促进金属元素向环形相和粘结相中扩散,而La2O3的直接加入只能促进金属元素向粘结相中扩散。(5)在La元素质量分数相同的情况下,(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷各项性能指标都优于直接添加La2O3的Ti(C,N)基金属陶瓷,抗弯强度都提高了约20%,硬度也稍有提升,且当(Ti,La)(C,N)中La元素固溶0.25 wt%时,物理和力学性能最佳。(6)(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷强化机制主要表现为固溶强化。
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