1、原位一體化合成技術(shù)是一種新型的制備工藝，該工藝可以在一定程度上克服目前原位兩步法制備工藝中存在的問(wèn)題（原材料反應(yīng)轉(zhuǎn)化率小于100％以及基體晶粒二次燒結(jié)異常長(zhǎng)大）。本研究中結(jié)合原位一體化合成技術(shù)制備了原位晶須/棒晶、顆粒協(xié)同增韌陶瓷刀具材料，并初步研究了原位棒晶、顆粒協(xié)同增韌陶瓷刀具的切削性能。
　　 論文首先研究了TBN(Ti,BN)以及TBCN(Ti,BN，B4C)兩個(gè)材料體系一體化制備工藝中所適合的晶須生長(zhǎng)環(huán)境，結(jié)果表明，在

2、原位一體化合成工藝中，晶須的生長(zhǎng)是在一定壓力作用下進(jìn)行的。與傳統(tǒng)碳熱還原法相同的是，原材料的配比和添加物的引入直接影響著晶須的生長(zhǎng);不同的是，在原位一體化合成工藝中，適時(shí)加壓對(duì)于晶須的生長(zhǎng)是有利的，因?yàn)閴毫σ环矫媸沟镁ы毶L(zhǎng)所需的原料接觸更加緊密利于反應(yīng)進(jìn)行，另一方面又是晶須生長(zhǎng)伸長(zhǎng)的阻力。
　　 對(duì)原位一體化制備工藝中的燒結(jié)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)研究不同燒結(jié)溫度及保溫時(shí)間對(duì)原位一體化制備晶須、顆粒協(xié)同增韌陶瓷刀具材料的微觀組織、

3、晶須形貌、力學(xué)性能的影響，得出1700℃下保溫40min時(shí)可以獲得性能優(yōu)良的原位一體化TiB2晶須、顆粒協(xié)同增韌的陶瓷刀具材料。結(jié)合該工藝最終成功制備了具有較高力學(xué)性能的原位一體化TiB2棒晶、顆粒協(xié)同增韌的陶瓷刀具材料TBN5(在Ti、BN摩爾比為2∶1的前提下，引入5wt％Ni)，其抗彎強(qiáng)度達(dá)1057MPa，斷裂韌度達(dá)8.82MPa·m1/2，維氏硬度達(dá)19.87GPa。復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度的提高得益于棒晶與顆粒的補(bǔ)強(qiáng)作用以及較高的相對(duì)

4、密度。
　　 利用SEM觀察分析了材料的微觀組織，研究了復(fù)合材料中晶須、棒晶以及顆粒的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理以及復(fù)合材料的致密化機(jī)理。通過(guò)分析裂紋擴(kuò)展路徑得出了復(fù)合材料的增韌機(jī)理，裂紋在擴(kuò)展過(guò)程中遇到TiB2晶須或顆粒時(shí)，將發(fā)生裂紋偏折、終止等以及晶須的橋聯(lián)、拔出，并伴隨著TiB2顆粒與延性顆粒的橋聯(lián)、較弱晶粒的斷裂等。TBN5體系采用新型的燒結(jié)工藝（高溫自蔓延SHS+熱壓燒結(jié)+液相燒結(jié)）獲得了相對(duì)密度為99.8％的復(fù)合陶瓷材料，材料的致

5、密化階段主要是劇烈反應(yīng)階段高溫高壓下的液相流動(dòng)、顆粒重排與高溫下液相的再次熔化填補(bǔ)空隙以及晶粒長(zhǎng)大，TBCN體系中存在塑性流動(dòng)機(jī)制。
　　 采用打斷實(shí)驗(yàn)法并結(jié)合SEM、XRD等分析手段研究了原位一體化制備工藝中晶須的生長(zhǎng)機(jī)理及生長(zhǎng)過(guò)程。一體化晶須的生長(zhǎng)過(guò)程異于傳統(tǒng)晶須的生長(zhǎng)過(guò)程，其生長(zhǎng)機(jī)理符合晶體的擴(kuò)散生長(zhǎng)機(jī)制，而不同于傳統(tǒng)碳熱還原法中晶須的VS以及VLS機(jī)理等。
　　 對(duì)所研制的新型陶瓷刀具(TBN5)切削奧氏體不銹鋼