Sintering and characterization of Al2O3-TiB2 composites

Abstract

Al 2 O 3 -TiB 2 composites containing 0–50 wt% TiB 2 were prepared by sintering at 1600–1750°C for 15–120 min in a vacuum. Relative density increased with TiB 2 addition from 97% (no TiB 2 ) to about 99% (10–40 wt% TiB 2 ) on sintering at 1750°C for 60 min. TiB 2 behaved as a sintering aid to promote densification by inhibiting rapid grain growth of Al 2 O 3 . Bending strength and microhardness increased with increasing relative density. In particular, microhardness was so improved as to exceed that of Al 2 O 3 and reach 30·1 GPa. Resistivity decreased with increasing TiB 2 content and dropped down to 3 × 10 −2 ω m with 30 wt% TiB 2 . Al 2 O 3 -TiB 2 -Komposite mit TiB 2 -Gehalten von 0–50 Gew.% wurden bei 1600 bis 1750°C für 15–120 Minuten in Vakuum gesintert. Die relative Dichte stieg mit zunehmendem TiB 2 -Gehalt von 97% (0 Gew.% TiB 2 ) auf 99% (10–40 Gew.% TiB 2 ) bei 1750°C und 60 Minuten Haltezeit an. TiB 2 wirkt als Sinterhilfsmittel, daß die Verdichtung durch Unterdrückung des schnellen Kornwachstums von Al 2 O 3 fördert. Die Biegefestigkeit und die Mikrohärte stiegen mit ansteigender relativer Dichte an. Speziell die Mikrohärte konnte auf 30·1 GPa verbessert werden, was den Wert für reines Al 2 O 3 übertrifft. Der Ohm'sche Widerstand nimmt mit ansteigendem TiB 2 -Gehalt auf 3 × 10 −2 ω m für 30 Gew.% TiB 2 ab. Des composites Al 2 O 3 -TiB 2 contenant de 0 à 50% en poids de TiB 2 ont été préparés par frittage entre 1600 et 1750°C pendant 15 à 120 min sous vide. La densité relative augmente par addition de TiB 2 de 97% (sans TiB 2 ) à environ 99% (avec 10 à 40% en poids de TiB 2 ) lors d'un frittage d'une heure à 1750°C. TiB 2 se comporte en additif de frittage qui améliore la densification en inhibitant la croissance rapide des grains d'alumine. La résistance à la flexion et la microdureté augmentent avec la densité relative. En particulier, la microdureté est tellement améliorée qu'elle dépasse celle de l'alumine pour atteindre 30·1 GPa. La résistivité diminue lorsque l'on augmente la teneur en TiB 2 et chute à 3 × 10 −2 ω m pour 30% en poids de TiB 2 .