文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
高性能三元硼化物基金属陶瓷制备技术的研究
姓名:庞旭明
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:郑勇
20090301
1
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本论文采用热分析(DSC)、X 射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、X 射线能谱(EDS)、
透射电镜(TEM)等实验手段系统地研究了 Mo2FeB2 基金属陶瓷的成分、制备工艺、组织结构和
性能等之间的关系。
本文综述了近二十年来 Mo2FeB2 基金属陶瓷的发展概况和研究进展。总结了金属陶瓷的制
备技术;简述了成分及添加剂对 Mo2FeB2 基金属陶瓷组织和性能的影响;总结了 Mo2FeB2 基金
属陶瓷烧结过程中物理化学变化等方面的研究成果;简述了晶粒长大抑制剂在细晶粒金属陶瓷
中的研究进展。并在此基础上指出了本文的研究目的和意义。
研究了化学成分对 Mo2FeB2 基金属陶瓷组织和性能的影响,得出如下实验结论:Cr 添加量
为 %时,Cr 固溶入硬质相生成正方晶系(Mo, Fe, Cr)3B2 固溶体,晶粒向球形转化,材料具
有较佳的微观组织和较好的强韧性;当 Mo/B 原子比为时,晶粒细小,硬质相在粘结相中
分布比较均匀,金属陶瓷中的 Fe2B 含量较合适,材料力学性能最佳;Mn 添加量为 %时,
Mn 降低了液相形成温度,提高了液相对固相的润湿性进而增强两相的结合,从而获得组织致
密力学性能良好的 Mo2FeB2 基金属陶瓷。
研究了用 FeMo 合金部分代替 Mo 和 Fe 制备的低成本金属陶瓷在烧结过程中组织、结构和
性能的变化规律,结果表明:Mo2FeB2 是在固相烧结阶段通过原位反应生成;液相 L1 和 L2 分
别在 1091℃和 1135℃时出现;随着烧结温度的逐渐升高,金属陶瓷的组织逐渐变得均匀,硬质
相通过溶解-析出机制逐渐长大;温度过高时,晶粒明显长大。
研究了稀土元素对金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明:适量的稀土细化晶粒的作用比
较明显,稀土元素在金属陶瓷中富集在 Mo2FeB2 和 Fe 的相界处,抑制了溶解-析出过程的进
行,最终阻止了 Mo2FeB2 基金属陶瓷烧结过程中晶粒的长大。
根据固体与分子经验电子理论(EET 理论)对(Mo, Fe, Mn)3B2 固溶体进行定量分析。通过键
距差(BLD)方法计算了 Mn 对 Mo2FeB2 晶体价电子结构的影响。结果表明:Fe-B 键最强,其共
价电子数 nB= 。沿[001]方向分布的 Fe-Fe 键较弱,其共价电子数 nI= ;其最强
键 nA 值可作为硬度高低的比较指标;Σnα可用来比较其塑性的相对高低;Mn 溶入 Mo2FeB2,
使其塑性增加。Mn 可以使金属陶瓷的硬质相得以增韧,因而对于 Mo2FeB2 基金属陶瓷,Mn
是一种重要的添加剂。
关键词:Mo2FeB2 基金属陶瓷,合金化,晶粒长大抑制剂,价电子结构

I
2
高性能三元硼化物基金属陶瓷制备技术的研究
ABSTRACT
In this dissertation, the relationship position, manufacturing process, microstructure
and properties of Mo2FeB2-based cermets has been systematically investigated by differential
scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy
dispersive spectrdmeter (EDS), and transmission electron microscope (TEM).
In the first part of this dissertation, the development and present research situation of Mo2FeB2
based cermets over past 20 years have been summarized, which includes the influence of
manufacturing process, composition, additive on the microstructure and properties of Mo2F