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本文采用传统的粉末冶金制备工艺,在确保金属陶瓷综合性能优良的前提下,制备了含0~6wt.%TaC的TiC-TiN-WC-Mo-Ni系金属陶瓷。借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)等分析手段和抗弯强度测试仪、洛氏硬度计、维氏硬度计等测试设备研究了不同TaC含量的Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织和力学性能,通过压痕-急冷法研究了TaC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响。本文首先综述了金属陶瓷的发展概况及抗热震性能的研究进展,概述了化学成分对金属陶瓷组织和性能的影响,总结了金属陶瓷抗热震性能的评价理论,并在此基础上提出了本文的研究目的和意义。研究了TaC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织的影响。随着TaC含量的增加,金属陶瓷微观组织中除了典型的黑芯-灰环结构外,出现较多的白芯-灰环结构。当TaC的添加量小于2wt.%时,金属陶瓷的晶粒尺寸随TaC含量的增多而略有减小;含2wt.%TaC的金属陶瓷晶粒最细小,组织最均匀,且环形相厚度适中;继续增大TaC的添加量,组织中未溶解的黑色硬质相颗粒增大且数量增多,晶粒尺寸略有增大。通过测试含0~6wt.%TaC金属陶瓷的室温力学性能发现,随着TaC含量的增加,金属陶瓷的洛氏硬度逐渐增大,从HRA87.5增大到HRA90.7。其抗弯强度则呈现先增后减的趋势,当TaC的含量为2wt.%时,金属陶瓷的抗弯强度最大,为2188MPa。金属陶瓷的断裂韧性随TaC含量的增加而逐渐减小,从15.2MPa·m1/2降至14.3MPa·m1/2。采用压痕-急冷法测试和分析不同温度和不同热循环次数下压痕裂纹的扩展情况。结果表明,金属陶瓷表面的压痕裂纹随着热循环次数的增加而逐渐长大,并且随着热循环温度的升高,热循环冲击过程中产生的热应力逐渐积累,导致金属陶瓷表面的压痕裂纹生长速率显著增大。在热循环过程中,裂纹主要沿陶瓷相/金属相界面或在金属相中扩展,硬质相基本不受影响,因而多次热震后,金属陶瓷的硬度损失非常小,均小于1%。而多次热震后金属陶瓷的残余抗弯强度则明显下降,且随着热震温度的升高,抗弯强度的下降幅度显著增大。含2wt.%TaC的金属陶瓷抗弯强度和断裂韧性较高,多次热循环冲击后裂纹生长速率最低,抗热震性能最好。含1wt.%TaC的金属陶瓷次之。含4wt.%~6wt.%TaC的金属陶瓷抗弯强度和断裂韧性均下降,抗热震性能较差。