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金属相和陶瓷相的结合和匹配要满足的条件包括:金属和陶瓷间互相浸润,且金属相 能渗透到陶瓷相间隙中去,包裹好陶瓷相形成连续的膜结构:金属与陶瓷间不发生激烈反 应,即不改变金属与陶瓷相的本质和产生新的有害相。当然有时部分反应和溶解可使陶瓷 和金属结合得更好一些:金属与陶瓷的热膨胀相近,否则会在升温或冷却时产生应力,影 响材料的强度 9.4.4.1合属陶瓷的制各步骤 金属陶瓷的制各可以分成粉末原料(陶瓷粉末、金属粉末)的制备、混合、成型、烧 结及加工等几个主要步骤。 氧化物陶瓷粉末通常采用氢氧化物和盐类热分解而获得:碳化物陶瓷粉末可通过金属 或金属氧化物和碳的固相反应,或和气相碳化氢的气固反应,以及金属卤化物与碳化氢反 应来制备,硼化物的制备方法与之相似。氮化物则是通过氮气和金属或金属氧化物或卤化 物反应生成。金属粉末以金属盐为原料,采用氢还法、电解法及熔融盐的喷雾等方法制成。 将制得的精制陶瓷粉末、金属粉末及熔融石蜡(成型剂)进行球磨混合。为防止混入 杂质,采用碳化钨超硬质球进行研磨。混合均匀的物料通常采用机械压力或油压机加压成 型,但也采用水压机成型。可在真空、氢、氨分解气体等气氛中烧结。也有采用热压法的, 即在边加压边加热条件下讲行烧结。与常压烧结相比,执压法制品烧结温度低,制品致花 度高。还有一些比较特殊的方法,如用加压法,使金属相成为软化状态,再通过挤压将材 料加工成任意形状,边加压边在原料上直接通电,使烧结在极短时间内完成。除上述方法 外,还有渗金属法,即先将陶瓷材料成型烧结,然后将它浸入熔融金属材料中或放上金属 块后升温,使金属通过扩散而渗入陶瓷中,但用这种方法时陶瓷中形成网状连续气孔。此 外,还有在熔融金属中通过机械搅拌使陶瓷粉末混入分散的方法。 金属/陶瓷材料的烧结温度是在金属熔点之上、陶瓷熔点之下进行的,属于有液相参与 的烧结。以高熔点氧化物为基质的金属/陶瓷材料的烧结形式大致接近于固、液不发生反应 的烧结。以碳化物为基质的金属/陶瓷材料的烧结为固、液间发生某种有限反应的烧结。 9.4.42金同陶瓷的种类 金属陶瓷主要有氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、碳氮化物基金属陶瓷、硼化 物基金属陶瓷。 A氧化物基金属陶瓷 金属/AO3是研究最广泛的氧化物基金属陶瓷。金属/AlO:多相材料体系包括采用低 熔点金属的AWAO3、AgAI,O、CAl,O3和采用高熔点金届的WAO,Mo/Al,O以及 采用中等熔点金属的NiAl2O3、Fe/Al2O3、Cr/Al2O3、CoAl2O5、NbAl2O3等。一般来讲, 采用高熔点金属的体系强度较高,韧性相对较差:采用低熔点金属的体系则高温性能很差: 而采用中等熔点金属的体系,通过调节工艺参数,则可以获得相对比较理想的强度和韧性。 其他体系还有ANb/Al2O,AINb/Al,O,、NiCo/Al2O3、NiAI/AI2O3、FeA/Al,O,等。采用 金属间化合物作为第二相,主要是因为它们具有拉高的溶点,可以耐高温、耐氧化,但增 韧效果没有采用单质金属体系的高: B碳化物基金属淘陶瓷 WC基金属陶瓷是高力学性能的材料,比如WC-Co具有高的屈服极限。除WC外, TiC基金属陶瓷的研究合应用也很广,其金属相有Ni、Ni-Mo、Ni-Mo-Al、Ni-Cr、Ni-Co-Cr 等。此外,以C,C2为主要组分,用Ni、Ni-Cr、Ni-W作黏结金属的陶瓷具有密度低、耐 26
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