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TiB2陶瓷具有优良的物理化学性能和机械力学性能。它除了具有非常高的硬度和弹性模量外,还表现出了一系列良好的特性——导电性、高熔点、耐磨损、重量轻以及高化学稳定性,其应用前景十分广阔。但是TiB2材料较高的制作成本以及较差的烧结性为材料制备带来了困难,同时TiB2的常温脆性阻碍了它的实际应用。加入金属助烧剂是改善陶瓷材料脆性及烧结性能的一个主要方式。本文选择Fe-Ni-Al作为复合助烧剂,采用热压烧结方法制备了TiB2-Fe-Ni-Al金属陶瓷,研究了金属含量、烧结温度、加压方式比对材料力学性能的影响,分析了材料结构与性能之间的关系,并探讨了材料的烧结机理。 金属助烧剂的含量与组成对材料的烧结性能和结构有很大的影响。随着助烧剂含量的增加可以有效地降低材料的烧结温度,实现活化烧结。助烧剂组成对材料性能也有一定的影响。随着金属Al含量的增加,试样的相对密度、硬度及抗弯强度是先增加后降低。随着金属总含量的变化,金属总含量为2vol%时,可以得到抗弯强度为711MPa,硬度为92.9的TiB2-Fe-Ni-Al金属陶瓷。 烧结温度影响热压烧结过程。对于同一组成的原料(金属含量为7vol%,10vol%的粉料),当烧结温度升高时,试样的硬度及抗弯强度是先增加后减小,均在1550℃时出现了峰值。实验得到的结果为:在烧结温度为1550℃,保温时间为60分钟,金属总含量为7vol%(其中,Fe:Ni:Al=3∶1∶3)时,可以得到抗弯强度为659MPa,硬度为92.6的TiB2-Fe-Ni-Al金属陶瓷。 烧结压力是热压烧结过程中的一个重要参数,使用金属含量为3vol%的粉料,研究加压方式对材料性能的影响的实验结果表明:当采用阶梯加压1(在烧结温度前5分钟内将压力加到最大)方式时,达到的试样性能较好——硬度92.7,抗弯强度689MPa。