[发明专利]一种热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷

说明书

为了改善粉末合金的硬度，耐磨性，设计了一种热等静压原位合成的SiC‑TiC复相陶瓷。采用纳米级SiC粉末，Si粉末，C粉和TiH2粉为原料，所制得的热等静压原位合成的SiC‑TiC复相陶瓷，其硬度，致密化程度，抗弯强度都得到大幅提升。其中，以SiC，Ti，C粉末为原料的原位合成反应无副反应发生，更易得到成分符合预期，致密度良好且性能优秀的SiC‑TiC复相陶瓷。以SiC，Ti，C粉末为原料的热等静压原位合成样品，热等静压压力从80MPa提高到140MPa，材料的致密度，三点弯曲强度，硬度以及断裂韧性均得到一定程度的提高。复相陶瓷具有最好的致密度，硬度，三点弯曲强度以及良好的断裂韧性。本发明能够为制备高性能的SiC‑TiC复相陶瓷提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷。

背景技术

原位合成法是一种最近发展起来制备复合材料的新方法。基本原理是不同元素或化合物之间在一定条件下发生化学反应，而在金属基体内生成一种或几种陶瓷相颗粒，以达到改善单一金属合金性能的目的。通过这种方法制备的复合材料，增强体是在金属基体内形核、自发长大，因此，增强体表面无污染，基体和增强体的相溶性良好，界面结合强度较高。同时，不像其它复合材料，省去了繁琐的增强体预处理工序，简化了制备工艺。

陶瓷材料在很多领域中有着广泛的应用。但它最致命的弱点是高脆性和低可靠性，从而在很多场合中限制了它的应用。用纳米级的第二相存在于微米级或亚微米级的基体的晶内或晶界中，就可以同时起到对材料的强化与增韧的效果，它又是材料设计的一个很好的对象。纳米复相陶瓷在组成上向多相复合方向发展，在性能上向多功能方向耦合，结构与功能一体化是这一研究动向最集中的体现。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度，耐磨性，设计了一种热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷的制备原料包括：平均粒径约40nm，纯度大于99%的纳米级SiC粉末，平均粒径80nm，纯度大于99%的Si粉末，平均粒径约40nm，纯度大于99%的C粉和平均粒径3μm，纯度大于99.9%的亚微米级TiH2粉。

热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重，配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为50min，干燥温度为40℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至压机中进行压制成形，放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。

热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷的检测步骤为：密度采用排水法测量，显微组织采用Image型光学显微镜观察，物相分析采用XPro型X射线衍射仪上分析，腐蚀形貌采用Quan200型扫描电子显微下观察，维氏硬度采用HVS30维氏硬度计测量，断裂韧性采用压痕法测量，弯曲强度采用WD3100型微机控制电子万能试验机测试，微观形貌采用JSM7001型场发射扫描电子显微镜观察。

所述的热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷，以SiC，Ti，C粉末为原料的原位合成反应无副反应发生，更易得到成分符合预期，致密度良好且性能优秀的SiC-TiC复相陶瓷。

所述的热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷，以SiC，Ti，C粉末为原料的热等静压原位合成样品，热等静压压力从80MPa提高到140MPa，材料的致密度，三点弯曲强度，硬度以及断裂韧性均得到一定程度的提高。

所述的热等静压原位合成的SiC-TiC复相陶瓷，在1300℃，80MPa，4h热等静压制度下原位合成得到的SiC-32%TiC复相陶瓷具有最好的致密度，硬度，三点弯曲强度以及良好的断裂韧性，分别达到99%，34GPa，514MPa和6MPa·m1/2。