TiB2-B4C陶瓷复合材料高压烧结与性能表征
2020-04-21刘明明胡美华高广进李尚升宿太超杜景阳
刘明明,胡美华,毕 宁,高广进,李尚升,宿太超,杜景阳,尤 悦
(1.河南理工大学材料科学与工程学院,焦作 454000;2.河南理工大学化学化工学院,焦作 454000)
0 引 言
TiB2陶瓷具有高硬度、高强度、高熔点、良好的耐磨性、化学稳定性[1-5],此外,TiB2还具有优异的导电性,常被用来制作有色金属冶炼、耐磨结构部件、切削工具和防护材料等[6]。但是,TiB2具有较强的共价键,较低的自扩散系数,导致其烧结能力差,制约其使用范围[7]。为了提高TiB2基陶瓷材料的性能,通常采用添加烧结助剂或者引入第二相材料,制备TiB2基陶瓷复合材料。B4C具有高熔点和高硬度,良好的抗冲击性和耐磨性[8-10],可作为TiB2陶瓷的第二相制备TiB2-B4C陶瓷复合材料。TiB2-B4C陶瓷复合材料具有高硬度和低密度等优良特性,可用于极为苛刻的条件下,如飞机的局部防护、人体防护及核防护等[6]。
TiB2基陶瓷复合材料的制备方法较多。如Hoke等[11]采用燃烧-动态致密法制备成功了具有优良性能的TiB2-SiC复合陶瓷;Hu等[12]采用高温高压方法原位制备了性能优良的TiB2-TiC复合陶瓷,显微硬度最高可达30.1 GPa,常温下热导率最高可达74.5 W/(m·K)。茹红强等[13]以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料,通过共沉淀法原位合成无压烧结TiB2-B4C(40∶60)陶瓷复合材料,其抗弯强度和断裂韧性分别最高可达318 MPa和5.1 MPa·m1/2;Kang等[14]通过热压烧结,并加入助溶剂Fe成功制备了TiB2-B4C陶瓷复合材料。共沉淀法原位合成无压烧结制作工艺复杂,制备周期较长,且反应温度较高,助溶剂的加入容易提高材料致密性,但同时也引入了杂质,对材料的纯度及各种性能会造成一定影响。……
