文档介绍：三峡大学
硕士学位论文
金属陶瓷粉末的分散性研究及高性能金属陶瓷的制备
姓名:李晓贺
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:丰平
20080401
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内容摘要
本文以研究 Ti(C, N)基金属陶瓷粉末的分散为切入点,通过探讨金属陶瓷单一硬
质相纳米粉末及微米级金属陶瓷混合粉末的分散性,确定能够使其稳定分散的最佳分
散条件;通过改善金属陶瓷混合粉末的分散性,探讨制备高性能 Ti(C, N)基金属陶瓷,
并为后续制备纳米 Ti(C, N)基金属陶瓷提供基础依据。
论文综述了分散理论及研究进展、陶瓷粉末的分散性研究及应用,分析了 Ti(C, N)
基金属陶瓷的组织结构与性能,以及制备 Ti(C, N)基金属陶瓷的关键技术,在此基础
上提出了本课题的研究目的及意义,给出了具体的研究内容。
通过沉降法和旋转粘度计法研究了 pH 及分散剂聚乙烯亚胺(PEI)对单一纳米 TiN
粉末在水及无水乙醇中分散性的影响。结果表明:pH 及 PEI 浓度对纳米 TiN 粉末的
分散性有重要影响,PEI 是纳米 TiN 粉末在水及无水乙醇中分散的有效分散剂,其分
散稳定作用的实质是增强了颗粒间的静电排斥作用和空间位阻排斥作用。
通过沉降法和旋转粘度计法研究了 pH 及分散剂聚乙烯亚胺(PEI)对单一纳米 TiC
粉末在水及无水乙醇中分散性的影响。结果表明:pH 及 PEI 浓度对纳米 TiC 粉末的
分散性有重要影响,PEI 是纳米 TiC 粉末在水及无水乙醇中分散的有效分散剂,其分
散稳定作用的实质是增强了颗粒间的静电排斥作用和空间位阻排斥作用。
论文首次研究了微米级 Ti(C, N)基金属陶瓷混合粉末在水及无水乙醇中的分散
性,利用分散剂聚乙烯亚胺(PEI)可以制备出良好分散性的料浆,为高性能 Ti(C, N)
基金属陶瓷制备提供了基础性研究成果。研究首次发现,PEI 不仅对 Ti(C, N)基金属
陶瓷混合粉末在无水乙醇中的分散有非常强的稳定作用,对在水中的分散也适用。
Zeta 电位测定结果表明,分散稳定作用一方面来源于颗粒间的静电排斥作用,另一方
面源于空间位阻排斥作用。
研究工作将上述理论研究结果应用于 Ti(C, N)基金属陶瓷的制备,希望通过改善
粉末的分散性得到显微组织均匀的组织,从而提高机械性能。实验过程是模拟微米级
金属陶瓷混合粉末的超声分散环境进行混料,烧结制备 Ti(C, N)基金属陶瓷,探讨粉
末分散对烧结制品最终性能及组织的影响,并寻找较为合适的制备工艺。结果表明:
添加 %PEI 的烧结样品组织明显比未添加 PEI 的烧结样品组织均匀、细小,
致密性较高,抗弯强度也大于未加的。以水为分散介质,添加 %PEI 的烧结
制品 TRS 可达 2258MPa;以无水乙醇为分散介质,添加 %PEI 的烧结制品
TRS 可达 2063MPa。Ti(C, N)基金属陶瓷合适的制备工艺为:混料 48h,压制力 200MPa,
烧结温度 1450℃。
关键词:分散分散剂 Ti(C, N)基金属陶瓷制备组织
II
2
Abstract
Dispersion of single hard phase nano powder of TiN and TiN, as well as powder
mixture of micron Ti(C, N)-based cermet were studied as beginning in this work in order to
determine their optimal dispersion conditions. The research aim was obtaining of high
performance Ti(C, N)-based cermet by means of improving the dispersion of Ti(C,
N)-based cermet powder mixture in mixture processing, which also refered to the
foundation results for eeding preparation of nano Ti(C, N)-based cermet.
Some primary issues closely relative to this work are reviewed as following:
dispersion theory and its development,