核壳结构SiC@Ti(C,N)复合材料的制备及性能研究

作者：黄绍锋; 甘志伟; 胡宁飞; 陆静; 李东旭^*

来源：表面技术, 2023, 52(04): 410-426.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.04.037

• 碳化硅陶瓷
• 碳氮化钛
• 断裂韧性
• 核壳结构
• 显微硬度
• 增韧机理

目的 碳化物陶瓷材料因优异的力学性能在精加工和切削行业具有广阔的应用前景，制备特定结构的碳化物复合材料能够改善材料的综合性能。方法 通过化学法在SiC表面包覆纳米Ti(C,N)，无压烧结制备了具有核壳结构的SiC@Ti(C,N)复合材料。采用XRD、SEM、TEM和EDS等方法，研究退火温度和原料配比对复合材料的成分组成和微观结构的影响。通过同步热分析(TG-DSC)比较单相和复合材料抗氧化性能差异。使用显微维氏硬度计和万能材料试验机测试材料力学性能的变化趋势及原因。构建核壳颗粒致密化模型，分析复合材料的致密化机制和增韧机理。结果 随着烧结温度的升高，其显微硬度先升高后降低。随着SiC比例的增大，其显微硬度、压缩强度和断裂韧性均先增大后减小。在1250℃下，制备的原料质量比为11:1的SiC@Ti(C,N)复合材料具有最大显微硬度、压缩强度和断裂韧性，分别为3 273HV、434 MPa、4.38MPa·m1/2。结论 通过比较复合材料和单一碳化物材料的力学性能发现，具有核壳结构的SiC@Ti(C,N)复合材料综合性能得到提升。纳米Ti(C,N)填充复合材料孔隙并促进致密化烧结，从而提升了复合材料的强度；通过Ti(C,N)骨架的偏转裂纹实现增韧。

• 单位
  华侨大学