添加氮化钛钇稳定氧化锆微结构与性能.pdfVIP

第23卷 第6期 牡丹江大学学报 VO1．23No．6 2014年 6月 JournaI of Mudanjiang UniVOrSity Jun． 2014 文章编号：1008．8717(2014)06．Ol56．04 添加氮化钛钇稳定氧化锆微结构与性能 - 王翠风 苏 芳 王光国 (1．福建信息职业技术学院机电工程系，福建 福州 350003；2．高雄应用科技大学模具工程系，台湾 高雄 81706) 摘 要：为了获得强度高、韧性好，电加工性能优异的陶瓷材料替代碳化钨冲头解决粘模的问题， 在钇稳定氧化锆 (YSZ)中添加不同配比导电氮化钛 (TiN)粉末制成复合材料。对烧结坯进行密度、雏 氏硬度、抗弯强度 ，破坏韧性等机械性质测量及电阻率测试，并借助XRD、sEM鉴定晶相及相比例，观 察晶粒成长形态。结果表明：添加TiN提高了YSZ抗弯强度、硬度及破坏韧性。另外，TiN具有稳定氧 化锆和抑制晶粒成长的作用；TiN 的添加量达到 3 电阻率降低至3．86×10Q ·cm，满足电火花加工 导电性要求。并获得最大硬度HV1602，最大抗弯强度 1500MPa及 5．17MPam· 最大破坏韧性。 关键 词：YSZ；TiN；抗弯强度；断裂韧性；放电加工 中图分类号：TQ174 文献标识码：A 1前言 及断裂韧性等相关的机械性质以及电学性质。研究 为了解决一般电路、集成电路基板等微小冲压 TNi含量对导电性的影响，并且通过电子显微镜与 件，在冲裁过程中硬质合金冲头粘黏锡、铜、镍等 x光衍射分析，进一步了解组织结构并进行晶相鉴 金属的问题，模具企业一直在寻求一种抗粘黏材料 定。 以替代硬质合金冲头。添加了 Y20】0r~a)作为稳 2实验方法 定剂的钇稳定氧化锆 (Yttriastabilizedzirconia。 实验以含有3mo1％Y2O、粒径大小平均为0．65 YSZ)具有高强度、高硬度 ，及可以达到8MPa．m m钇稳定氧化锆成形粉 3YSZ，分别与平均粒径 以上的破坏韧性等特点，使“YSZ材料用做模具冲 0．05~0．1 mTiN 粉，按照 10、20、30％质量百分 头成为可能。 比混合，用超声波振荡器分散，经湿式球磨机处理 但是，由于氧化锆陶瓷室温下具有绝缘性 (室 72小时，75℃干燥 48h后用玛瑙研钵与杵捣碎 ， 温下电阻率约 1 一10n ·cm)，不能进行电火花 过 400目(37 m)筛网造粒，分别以200MPa压 加工而限制了它在模具上的使用。Lauwers等人 力常温干压制作素坯，在 1．33-1．33×10Pa的真空 的研究表明，材料电阻率必须在 100Q ·cm 以下可 度下，1450℃烧结保温2．5h；以及以50MPa压力 进行电火花加工。因此必须通过添加具有优 良导电 1450℃保温2．5h热压(Hotpr~sing，HP)制作试样。 性的金属如Ti、Ni、Fe等元素或导电性化合物TiC， 烧结后试样利用钻石砂纸研磨抛光，切割成尺寸为 TiN，TiCN，WC，TiB：及 ZrB：等才能使氧化锆 3mmX4mmX26mm作为三点抗弯试验试片，再利 在常温下具有导电性。 用维氏硬度计测量硬度，用压痕法测量断裂韧性 实验将不同含量导 电性能优 良的氮化钛 c)，密度 和孔 隙率 则采 用 阿基 米 德 法 (TitaniumNitride，TiN)添加在YSZ材料中，形 (ASTMC-373-72)测量，用四点探针法 (Four-Point 成 导 电的钇 稳 定 氧 化锆 基复合 陶瓷材 料 tLT-70)进