超高重力场燃烧合成TiC-TiB_2的组织变质与断裂行为

采用超高重力场燃烧合成工艺,并从500 g到2 500 g每间隔500 g依次增大超重力场加速度,制备系列TiC-TiB2凝固陶瓷。经XRD、FESEM和EDS分析,发现陶瓷显微组织均由片晶的TiB2基体相、不规则的TiC第二相及少量的Al2O3夹杂与Cr基金属相组成。增大超重力场加速度,反应熔体内部各组份之间的对流(Stokes)加强,可加快Al2O3液滴的上浮与分离,促进TiC-TiB2-Me液相成分均匀化,使陶瓷显微组织得以细化,且当超重力场加速度超过2 000 g时,出现TiB2片晶厚度小于1μm的超细晶组织,同时随陶瓷基体上Al2O3夹杂量降低、TiB2片晶异常长大弱化,陶瓷组织均匀性提高。经FESEM断口形貌与裂纹扩展观察,发现TiB2基体相的裂纹桥接与拔出,并耦合晶间Cr基延性相增韧构成陶瓷的复合增韧机制,且随超重力场加速度增大,陶瓷的致密性与组织均质性得以提升,不仅促进TiB2基体相裂纹桥接与拔出,而且可增大Cr基延性对陶瓷增韧的贡献,使得陶瓷弯曲强度与断裂韧性分别同时达到最大值(975±16)MPa和(16.8±1.2)MPa·m1/2。