【摘 要】
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Ti(C,N)基金属陶瓷具有密度小、硬度高、高温红硬性强等优点,受到越来越多研究者的关注。但由于Ti(C,N)基金属陶瓷韧性较差,严重影响了Ti(C,N)基金属陶瓷的应用,因此对Ti(C,N)基金属
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Ti(C,N)基金属陶瓷具有密度小、硬度高、高温红硬性强等优点,受到越来越多研究者的关注。但由于Ti(C,N)基金属陶瓷韧性较差,严重影响了Ti(C,N)基金属陶瓷的应用,因此对Ti(C,N)基金属陶瓷增韧的研究显得尤为重要。本文综述了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展历史、研究现状和未来发展方向,并针对Ti(C,N)基金属陶瓷增韧方法做了详细介绍。相图模拟发现将Zr作为添加元素时,由于Ti C和Zr C在高温下能无限固溶,且(Ti,Zr)C固溶体可通过低温时效发生条幅分解,因此本工作将(Ti,Zr)C固溶体调幅分解增韧Ti(C,N)基金属陶瓷作为研究方向。全文主要工作及创新点如下:(1)首先制备了(Ti,Zr)C固溶体,通过实验比较了物理干磨、高能球磨、化学合成后球磨三种(Ti,Zr)C原料混合方式的优劣,确定了最适合(Ti,Zr)C原料混合的湿磨工艺。(2)制备了三种不同Ti、Zr比例的(Ti,Zr)C固溶体,通过第一性原理对(Ti,Zr)C固溶体的合成和调幅分解进行了理论分析,并确定(Ti0.8,Zr0.2)C固溶体最佳合成温度为2100℃,(Ti0.5,Zr0.5)C固溶体最佳合成温度为2150℃;(Ti0.2,Zr0.8)C固溶体最佳合成温度为2200℃。根据第一性原理计算得出与(Ti0.5,Zr0.5)C分解的驱动力相比,(Ti0.2,Zr0.8)C和(Ti0.8,Zr0.2)C分解成层状结构的驱动力更大。(3)以(Ti0.5,Zr0.5)C固溶体为研究对象,进行时效处理,得到(Ti0.5,Zr0.5)C固溶体调幅分解发生温度为1250℃,此时调幅分解范围极小,且条纹细小,随着时效温度的升高,调幅分解逐渐增强,出现条纹的区域增加,条纹宽度增加,当时效温度继续升高时,分解产生的条纹逐渐增粗,聚集成团。(4)制备了五种WC质量分数不同的(W,Ti,Zr)C固溶体。对五种(W,Ti,Zr)C固溶体进行时效处理,总结调幅分解规律。W含量越高,调幅分解越难以进行,分解不彻底,产生的黑白条纹对比度下降,并在WC质量百分数达到60%无法再通过SEM背散射观察到条纹。(5)通过相场模拟对(Ti0.5,Zr0.5)C固溶体和(W,Ti,Zr)C固溶体进行理论分析,通过模拟得到的数据发现与实验结果一致。在理论上说明了调幅分解的规律。总结全文研究的结论和意义,展望了(Ti,Zr)C固溶体条幅分解在未来的研究方向和难点。
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