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本文对Ti(C,N)基金属陶瓷的研究进展、高温结构材料的研究现状进行了综述,并在此基础上提出了本文的目的:通过向Ti(C,N)基金属陶瓷中添加不同含量的AlN/Cr3C2成分,提高其高温抗氧化性能,开发出应用领域更广泛的金属陶瓷产品。 本文对烧结成型后的Ti(C,N)基金属陶瓷进行了硬度、抗弯强度、致密度测试,在此基础上,选择了综合力学性能较好的成分A与成分B进行了高温氧化实验,对氧化过程进行了热力学分析,同时探讨了不同AlN/Cr3C2添加量及氧化时间、氧化温度对Ti(C,N)基金属陶瓷高温氧化行为的影响,采用热重分析仪(TGA)、金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计、抗弯强度测试仪等手段,研究了AlN/Cr3C2/Ti(C,N)基金属陶瓷氧化后微观组织、氧化膜微观特性。 试样烧结后,金属陶瓷基体的显微组织具有典型的芯-壳结构,并发现了分布在粘结相中的强化相g￠[Ni3(Al、Ti)]的存在,g￠的存在使材料抗弯强度、硬度随着AlN/Cr3C2添加量的增多呈现出先增加后降低的趋势。 成分A与成分B分别在800℃、900℃、1000℃每个温度下保温3h、6h、12h后观察其氧化现象,计算氧化后增重;经过1150℃,升温速率50℃/min,保温24h的TG试验表明:成分A、成分B试样最高的增重率分别为110.5％、108.5%,均小于未添加AlN/Cr3C2金属陶瓷的117%。 经微观分析表明:成分A氧化后氧化膜表面主要由颗粒状的AlNi3与TiO2组成,厚度小于20μm;添加AlN/Cr3C2成分B的氧化产物主要为TiO2、Al2O3、AlNi3,氧化膜组织较规则,黑色片状呈连续分布。 综合力学性能实验、高温氧化实验的结果,成分B的综合性能较好,即添加量为2.7%/4.8%(wt%)的Ti(C,N)基金属陶瓷系列。