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TiC/Ni金属陶瓷的制备以及其高温力学性能的研究

作　者: 王松
导　师: 刘宗德
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 材料学
关键词: TiC/Ni 熔铸-原位反应高温蠕变蠕变损伤
分类号: TG148
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以Ti粉、C粉、Mo粉和Ni粉为原料,采用原位反应铸造法合成了TiC/Ni金属陶瓷复合材料。利用扫描电镜和X射线衍射仪来对金属陶瓷复合材料的组织结构和物相组成进行了分析,测试了金属陶瓷材料的致密度和洛氏硬度。因为目前有关TiC/Ni金属陶瓷的高温力学性能尤其是蠕变性能的研究还很少,所以使用CSS—3905型电子蠕变松弛试验机对TiC/Ni金属陶瓷材料进行了大量的高温拉伸实验和高温蠕变实验,最后对试样的损伤用电阻法、硬度法和弹性模量法进行表征,验证这些方法的可行性。实验结果表明：TiC/Ni金属陶瓷材料主要包含金属相镍和陶瓷相碳化钛,钼的添加会起到细化陶瓷相颗粒的作用；致密度随着碳化钛含量的增加而变大,碳化钛含量不变时,与镍的含量有正比关系,与钼含量的多少没有直接的联系,而硬度则是由相组成以及致密度共同决定的；拉伸实验结果表明,当碳化钛含量较低时,表现为韧性断裂,碳化钛含量高的时候表现为脆性断裂,随着温度的升高,材料的强度逐渐下降,应变逐渐变大,碳化钛的体积分数为20%时,钼含量为5%的TiC/Ni具有最好的抗蠕变能力,蠕变断裂的机制主要为穿晶断裂；验证了电阻法表征蠕变损伤的可行性,硬度法有一定的困难,不容易测量,弹性模量法能够很好的表征蠕变损伤,损伤因子的曲线变化与蠕变实验的数据曲线各个阶段的变化呈现一致的关系。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 TiC/Ni金属陶瓷  10-14
    1.2.1 TiC/Ni金属陶瓷的发展  10-11
    1.2.2 TiC/Ni金属陶瓷的制备工艺  11-14
  1.3 本文的工作  14-15
第2章 TiC/Ni金属陶瓷的制备以及组织、成分分析  15-26
  2.1 TiC/Ni金属陶瓷的试样材料的成分  15-16
    2.1.1 实验原料及组分配比  15
    2.1.2 组分配比  15-16
  2.2 反应熔覆法制备TiC/Ni金属陶瓷的工艺  16-17
  2.3 反应熔覆法制备TiC/Ni金属陶瓷的成分与组织分析方法  17-18
    2.3.1 X射线衍射分析(XRD)  17-18
    2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)和能谱仪分析(EDS)  18
  2.4 反应熔覆法制备TiC/Ni金属陶瓷的相组成和显微组织分析  18-23
    2.4.1 相组成分析  18-19
    2.4.2 显微组织分析  19-23
  2.5 反应熔覆法制备TiC/Ni金属陶瓷的常温下性能测试方法  23-24
    2.5.1 致密度的计算  23
    2.5.2 硬度的测定  23-24
  2.6 反应熔覆法制备TiC/Ni金属陶瓷的常温下性能测试结果  24-25
  2.7 本章小结  25-26
第3章 TiC/Ni金属陶瓷的高温力学性能实验  26-43
  3.1 实验材料和装置  26-29
    3.1.1 实验材料  26
    3.1.2 实验装置  26-29
  3.2 实验方案  29-31
    3.2.1 影响拉伸和蠕变试验的因素  29-30
    3.2.2 高温拉伸和蠕变实验方案  30-31
  3.3 反应熔铸法制备TiC/Ni金属陶瓷的高温拉伸性能  31-38
    3.3.1 TiC/Ni金属陶瓷的高温拉伸实验结果  31-37
    3.3.2 TiC/Ni金属陶瓷的高温拉伸试样断口形貌分析  37-38
  3.4 反应熔铸法制备TiC/Ni金属陶瓷的高温蠕变性能  38-42
    3.4.1 蠕变曲线  38-39
    3.4.2 TiC/Ni金属陶瓷蠕变曲线  39-41
    3.4.3 TiC/Ni金属陶瓷蠕变断口分析  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 TiC/Ni金属陶瓷的损伤演变  43-52
  4.1 损伤力学  43
  4.2 高温损伤过程中的损伤因子  43-45
    4.2.1 电阻法表征损伤变量  44-45
    4.2.2 电阻法测量损伤实验及结果  45
  4.3 硬度法测量损伤实验  45-47
  4.4 弹性模量法测量损伤实验  47-51
    4.4.1 共振法测弹性模量的原理  47-48
    4.4.2 共振法测弹性模量  48-49
    4.4.3 弹性模量变化表征蠕变损伤的实验和结果  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章结论  52-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  57-58
致谢  58

TiC/Ni金属陶瓷的制备以及其高温力学性能的研究

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