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氮化钛-氧化铝纳米复合材料的制备与表征(TiN-Al2O3)
发布时间:2021-03-23     作者:zl   分享到:

氮化钛-氧化铝纳米复合材料的制备与表征(TiN-Al2O3)

  Al2O3是陶瓷材料之一,但是它本身并不具有导电性,Al2O3基体中引入TiN颗粒不仅能够提高其强度、韧性和耐磨性能,而且能够提高其导电性能,

纳米TiN-Alz0j复合材料的研究较少,采用流化床以a-Al2O3TiCl4NH3为原料,制得了纳米 TiN-Al2O3复合材料,所得复合材料具有较高的导电性能,但用此法得到的复合粉体烧结性能较差。

  将纳米TiNα -Al2O3两种粉体按一定比例装入聚乙烯塑料瓶中,粉体重量与磨球重量比为100:350,以无水乙醇为球磨介质,用Si3N4球,球磨混合24小时,然后,烘干、研磨、过200目筛,在不同温度下,在High-Mutli-10000多功能炉中进行热压烧结,烧结压力为 30MPa,烧结保温时间为60 min,制得纳米TiN-AI2O3复合材料。

复合材料的致密化和微结构

  图120 vo1% TiN-Al2O3复合粉体的烧结曲线。

image.png

1 20 vo1% TiN-Al2O3纳米复合粉体的烧结相对密度与烧结温度的关系

  图2(a)15 vo1%TiN-Al2O3纳米复合材料抛光面的SEM 照片,黑色颗粒为Al2O3,白色颗粒是 TiN,从图中可以看到,白色的 TiN颗粒大者有500-600nm,小者则小于100 nm,大颗粒相对较多。图2(b)15 vo1%TiN-Al2O3纳米复合材料断裂面的SEM 照片,照片显示复合材料的断裂模式,主要是沿晶断裂。

image.png

2 15 vo1% TiN-Al2O3纳米复合材料的SEM 照片(a)抛光面;(b)断裂面

由以上实验结果,可得到如下结论:

  1.纳米TiN-Al2O3复合粉体具有良好的烧结性能,1450℃以上可实现致密烧结。纳米 TiN颗粒的加入,并未明显降低Al2O3的烧结性能。

  2.纳米TiN颗粒的加入,可使复合材料的弯曲强度提高86.4%、断裂韧性提高50%

  3.纳米TiN颗粒比微米 TiN颗粒能提高复合材料的导电性能。

  4.纳米TiN颗粒的加入对Al2O3基体的硬度无明显影响。

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