层厚比对TiC–WC/TiC–TiN层状陶瓷微观组织及力学性能的影响

郑熙凡; 姜龙凯; 高姣姣; 宋金鹏; 孟维其; 王瑶

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024010012

粉末冶金技术 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (3) : 341 -349. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024010012

层厚比对TiC–WC/TiC–TiN层状陶瓷微观组织及力学性能的影响

郑熙凡, 姜龙凯, 高姣姣, 宋金鹏, 孟维其, 王瑶

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摘要

以TiC为基体材料，WC和TiN分别为TiC–WC（TW）层和TiC–TiN（TT）层的添加相，采用干压成形法和真空热压烧结技术制备了五种不同层厚比（TW/TT分别为2:1、1:1、1:2、1:3和1:4）的TiC–WC/TiC–TiN层状陶瓷，研究了层厚比对层状陶瓷内部残余应力、微观结构以及力学性能的影响。结果表明，TW层中存在的残余压应力随着TT层厚的增加逐渐增大，TT层中存在的残余拉应力逐渐减小，但两者差值相对稳定。随着TT层厚的增大，TW层的硬度和层状陶瓷的相对密度均缓慢增加，TW层的断裂韧性和层状陶瓷的抗弯强度先增大后减小；而TT层的硬度则随着TT层厚的增加略有减小，断裂韧性却在一直降低。当层厚比为1:3时，层状陶瓷的微观形貌缺陷较少，晶粒大小均匀，结合紧密，获得了最佳的力学性能，其相对密度为（96.47±0.02）%，抗弯强度为（946.01±19.1） MPa；此时，TW层硬度和断裂韧性分别为（16.68±0.17） GPa和（10.19±0.22）MPa·m^1/2,TT层的硬度和断裂韧性分别为（15.73±0.15） GPa和（7.78±0.26） MPa·m^1/2。同时，TT层的平均晶粒尺寸明显小于TW层，裂纹在穿越层交界处时出现裂纹偏转和裂纹桥连，断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂。