摘要
硬质合金领域应用最广泛的材料为WC硬质合金，具有高硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优异性能，但WC密度较高(15.63g/cm3)，限制了其应用，随着科技的发展，对于材料性能的要求越来越高，急需开发新的材料满足科技发展的需要。TiC在硬质合金领域的重要性仅次于WC，且具有比WC更高的熔点，耐高温性、抗氧化性更优，密度仅为WC硬质合金的1/3。此外，近几年高熵陶瓷的出现也为材料领域的研究提供了新思路。TiC及高熵陶瓷均具备替代WC硬质合金的可能性，因此，本课题对这两种材料进行了研究。 通过添加非化学计量比TiC0.4在TiC中引入C空位，研究了球磨工艺、烧结温度以及TiC0.4含量对TiC硬质合金性能的影响。研究结果表明，TiC0.4的添加降低了TiC硬质合金的烧结温度，改善了其韧性，机械合金化2h的混合粉体在1600℃下制备的TiC-14wt.%TiC0.4硬质合金获得了最佳综合性能，硬度和韧性分别为22.5GPa和5.2MPa·m1/2。 通过添加金属单质Ti、V和Zr在TiC中原位合成空位，研究了机械合金化时间、烧结温度以及金属单质的种类和含量对TiC硬质合金性能的影响。结果表明，V和Zr的添加改善了TiC-Ti硬质合金的韧性，机械合金化20h、1600℃制备的9TiC-0.5Ti-0.5Zr硬质合金的综合性能最好，硬度和韧性分别为23.32GPa和5.35MPa·m1/2。 制备了两种不同组成的高熵陶瓷材料，(TiVNbZr)C-xTi和(TiVNbZrTaHf)C-xTi高熵陶瓷，研究了机械合金化时间、Ti含量以及烧结温度对其性能的影响，获得了综合性能较好、韧性较高的高熵陶瓷材料。其中(TiVNbZr)C-xTi高熵陶瓷中综合性能最好的为机械合金化10h、1700℃下制备的(TiVNbZr)C-1Ti高熵陶瓷，硬度和韧性分别为20.3GPa和6.95MPa·m1/2；(TiVNbZrTaHf)C-xTi高熵陶瓷中机械合金化30h、1700℃下制备的(TiVNbZrTaHf)C-3.5Ti综合性能最好，硬度和韧性分别为21.31GPa和7.58MPa·m1/2。
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