燃烧合成法制备TiB/AlO复相陶瓷的研究

摘要

燃烧合成技术是一种新型的材料制备技术，本文探索了燃烧合成技术在复相陶瓷材料制备中的应用，以Al、TiO2、B2O3粉末为原料通过还原性燃烧合成反应结合动态机械加压法成功制备出了致密度达98.4％的TiB2/Al2O3复相陶瓷材料。并且在此基础上，通过加入金属如Fe粉、过量Al粉作为金属粘结相，合成(TiB2+Al2O3)/M复相陶瓷，并讨论了金属元素的加入对组织结构、形成过程产物致密化程度的影响。通过X射线衍射、光学电子显微镜、扫描电镜等分析手段，分析了TiB2/Al2O3复相陶瓷材料的组成物相、晶粒大小、晶粒形貌、断裂机制等。通过大量的实验探讨了原料颗粒尺寸、加压延迟时间、高压压力与持续时间、Fe含量对产物致密度的影响，并由此确定了实验的最佳制备工艺。X射线衍射分析结果表明：合成产物的主要组成相是α-Al2O3和TiB2，这表明燃烧合成反应进行地较为充分彻底，各相基本达到平衡。通过对TiB2/Al2O3复相陶瓷进行元素面扫描，可以发现SHS反应生成的燃烧产物中TiB2的形貌为规则的块状，平均晶粒尺寸为3.5～5μm，TiB2并不是均匀分布在Al2O3基体内，主要聚集在Al2O3的晶界或者顶角处，，而Al2O3形状不规则，且有局部异常长大现象(30～40μm)。Fe作为粘结相分布于TiB2、Al2O3颗粒之间几乎呈网状分布。从断口形貌上看，随着Fe含量的增加，材料断口有明显的晶粒拔出现象，这说明Fe的加入在一定程度上改善了复相陶瓷的脆性，提高了其断裂韧性。这些基础的研究工作对于优化制各工艺并获得性能优良的陶瓷材料具有现实的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

1、绪言

1.1陶瓷概述

1.2复相陶瓷材料

1.3制备技术

1.4 TiB2/Al2O3复相陶瓷

1.5本课题研究的目的和意义

2、实验的可行性分析

2.1 SHS反应热力学概述

2.2本课题的热力学计算

3、实验方案和工艺流程

3.1实验设想

3.2实验原料及设备

3.3实验步骤及工艺流程

3.4实验方案

3.5试样的制备

3.6材料的物理性能表征

4、实验结果及分析

4.1实验现象分析

4.2形成过程分析

4.3试样分层现象分析

4.4 X-Ray衍射衍射结果及分析

4.5扫描电镜断口分析

4.6能谱分析

4.7烧结机理及致密化分析

5、结论

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文：