金刚石-Ti3SiC2为初始材料的纳米结构聚晶金刚石的高温高压烧结与表征

摘要

本文对Ti3SiC2与亚微米金刚石混合粉末进行球磨,使得Ti3SiC2的平均粒度从5μm降至约20nm,并使纳米尺寸的Ti3SiC2颗粒均匀分布在亚微米尺寸的金刚石颗粒表面.在压力(强)5.5GPa,温度600～1650℃条件下,对初始材料的高压烧结行为进行了研究.X射线衍射及透射电镜分析表明,Ti3SiC2在600～700℃可分解为纳米尺寸的TiC和玻璃相的Ti-Si.金刚石与Ti-Si反应最终形成Ti-Si-C固溶体.通过同时调控温度—压力条件,得到了纳米结构的金刚石-TiC/Ti-Si-C复合超硬材料.加载10kg(98N)条件下,采用维氏压痕法测得样品的最高硬度HV与断裂韧性KIC分别达到了45.5GPa和14MPa·m1/2.