1。2。1 TiCN金属基陶瓷的研究背景及意义 4

1。2。2 TiCN金属基陶瓷的优势 4

1。2。3 TiCN金属基陶瓷的致密机理、微观结构和力学性能 5

1。2。4 未来TiCN金属基陶瓷的发展方向 7

1。3 本论文主要研究内容及意义 8

第二章  实验制备工艺 9

2。1 实验材料 9

2。2 主要的实验设备 9

2。3 TiCN陶瓷材料的烧结 9

第三章 结果与讨论 11

3。1 试样的硬度测试 11

3。2 试样断裂韧性测试 11

3。3 试样室温抗弯强度测试 12

3。4 试样密度测试和电镜观察 14

3。5 结论 16

第四章 结论与展望 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 绪 论

碳氮化钛（TiCN）由于其性能目前已经在市面上引起广泛的关注。与常规碳化钨基材料相比，TiCN基硬质合金具有几个潜在的优点，例如增加的硬度和耐火性，高耐磨性，高边缘强度和边缘锐度。

无添加TiCN的陶瓷只能在烧结温度超过2300℃的条件下获得。为了在相对低的烧结温度下固化无添加剂的TiCN金属陶瓷，可以引入两种方法：使用纳米晶体TiCN粉末并应用先进的烧结方法如放电等离子烧结（SPS）。另外对于无添加剂结剂TiCN的压实，SPS方法可以是非常合适的，具有实现高烧结密度和低晶粒尺寸的显着潜力。

本实验的目的是通过SPS方法对TiCN样品的烧结过程进行研究，将结果进行讨论，通过对不同烧结温度的数据进行比较，来讨论不同烧结温度对于TiCN基金属陶瓷的影响。材料性能的未来发展是艰难的,但是成果也会更卓越。本论文会分成两部分分别来介绍放电等离子烧结技术和TiCN金属基陶瓷材料。

1。1 放电等离子烧结技术

放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。

放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering，简称SPS）是当今世界上最先进的快速烧结技术之一。它的系统烧结成品的速度极快,同时烧结的样品致密度也高,可用来烧结纳米类材料,功能材料,热电材料,永磁材料等,是绝大多数新型材料烧结的有力工具。

放电等离子烧结（SPS）是一个有吸引力的整合过程这提供了制造高度致密的材料的可能性,在短时间内和低烧结温度下, SPS已经有效地用于各种材料的磁化材料到热电甚至陶瓷。

放电等离子烧结（SPS）是领域内被广泛认可的辅助烧结技术（FAST），使得材料相当快速的烧结完成，一次运行在2-15分钟的范围内(包括浸泡时间)。高效率的烧结各种金属和陶瓷来制成样品,这种方法对于生产纳米结构有相当的吸引力。在SPS工艺中，材料整体同时进行加热且速率极快，通常加热速度的范围从100到600摄氏度/分钟，以及压力负载达到100-200MPa，最后浸泡1-3分钟来降温。这导致获得得高相对密度（95-98％）的材料通常比用于常规烧结或热压的加工温度技术所烧结的材料还要好得多。尽管SPS已经在过去几十年中进行了广泛的研究,但是其加热速率和压力对各种材料的影响仍在研究总结之中。最终材料的性能和微观结构的改进仍然需要SPS的新技术的发展。