氮化鈦-氧化鋁納米復(fù)合材料的制備與表征（TiN-Al2O3）

  Al2O3是陶瓷材料之一，但是它本身并不具有導(dǎo)電性，在Al2O3基體中引入TiN顆粒不僅能夠提高其強(qiáng)度、韌性和耐磨性能，而且能夠提高其導(dǎo)電性能，

納米TiN-Alz0j復(fù)合材料的研究較少，采用流化床以a-Al2O3、TiCl4、NH3為原料，制得了納米 TiN-Al2O3復(fù)合材料，所得復(fù)合材料具有較高的導(dǎo)電性能，但用此法得到的復(fù)合粉體燒結(jié)性能較差。

  將納米TiN和α -Al2O3兩種粉體按一定比例裝入聚乙烯塑料瓶中，粉體重量與磨球重量比為100:350，以無(wú)水乙醇為球磨介質(zhì)，用Si3N4球，球磨混合24小時(shí)，然后，烘干、研磨、過200目篩，在不同溫度下，在High-Mutli-10000多功能爐中進(jìn)行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)壓力為 30MPa，燒結(jié)保溫時(shí)間為60 min，制得納米TiN-AI2O3復(fù)合材料。

復(fù)合材料的致密化和微結(jié)構(gòu)

  圖1為20 vo1% TiN-Al2O3復(fù)合粉體的燒結(jié)曲線。

圖1 20 vo1% TiN-Al2O3納米復(fù)合粉體的燒結(jié)相對(duì)密度與燒結(jié)溫度的關(guān)系

  圖2(a)是15 vo1%TiN-Al2O3納米復(fù)合材料拋光面的SEM 照片，黑色顆粒為Al2O3，白色顆粒是 TiN，從圖中可以看到，白色的 TiN顆粒大者有500-600nm,小者則小于100 nm,大顆粒相對(duì)較多。圖2(b)是15 vo1%TiN-Al2O3納米復(fù)合材料斷裂面的SEM 照片，照片顯示復(fù)合材料的斷裂模式，主要是沿晶斷裂。

圖2 15 vo1% TiN-Al2O3納米復(fù)合材料的SEM 照片(a)拋光面;(b)斷裂面

由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可得到如下結(jié)論:

  1.納米TiN-Al2O3復(fù)合粉體具有良好的燒結(jié)性能,在1450℃以上可實(shí)現(xiàn)致密燒結(jié)。納米 TiN顆粒的加入，并未明顯降低Al2O3的燒結(jié)性能。

  2.納米TiN顆粒的加入，可使復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高86.4%、斷裂韌性提高50%。

  3.納米TiN顆粒比微米 TiN顆粒能提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。

  4.納米TiN顆粒的加入對(duì)Al2O3基體的硬度無(wú)明顯影響。

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