预渗入法衬瓷层中氧化锆分布规律

针对表面涂层技术工艺复杂,容易剥落等问题,提出了预渗入法制备陶瓷涂层技术。即预先将坯体造孔,再用纳米陶瓷粉与合金粉通过特殊方式合成制成复合粉,将该复合粉涂于有孔坯体的表面,使粉料进入孔洞中;在气氛保护条件下烧结,使复合粉与基体材料同时烧结并形成冶金结合界面,有效提高了表面性能。利用扫描电镜观察了衬瓷层的显微组织,分析了纳米氧化锆陶瓷成分在衬瓷层中的分布规律;发现ZrO2含量为20%-40%时均可得到较为理想的衬瓷层;氧化锆陶瓷相从表面向基体呈递减趋势;决定衬瓷层的厚度的最重要原因是直孔洞的深度。     

金属表面衬瓷复合材料界面显微结构研究

陶瓷材料具有优异的耐磨、耐热及耐腐蚀性能,但脆性很高;钢铁材料具有良好的强度、韧性和可靠性,但耐热、耐磨、耐腐蚀等性能较差.将二者优点结合起来,可获得综合性能优异的复合材料.本文采用在金属表面衬瓷的新技术,制成一种"铸钢表面衬瓷复合材料".该复合材料基体是45号铸钢,具有中碳钢良好的塑、韧性和可靠性;表面由纳米复合陶瓷组成,表现出陶瓷的优异耐磨、耐热和耐腐蚀性.本文检测了该材料的耐磨性,利用SEM对衬瓷层的成分分布、显微组织和界面结构进行了研究.该复合材料衬瓷层厚度达到600 μm以上;沿垂直表面的方向由表及里,陶瓷相含量逐渐下降;界面无缝隙、无裂纹,结合紧密,是衬瓷层与基体结合强度高的主要原因.     

预渗入法衬瓷工艺参数研究

传统陶瓷涂层在质量、能耗、以及环保等方面都存在一定的问题,针对这一现象,提出了预渗入法制备陶瓷涂层技术。即预先在坯体表面造出孔洞,将陶瓷复合粉料预先渗入到坯体表面的孔洞中,通过烧结,在金属表面制备一层具有优异耐磨性的衬瓷层。研究了造孔剂加入量、预烧工艺等参数对孔分布的影响规律,利用扫描电镜分析了预烧后坯体的孔洞分布规律...     

ZrB2-ZrO2陶瓷的抗热震和抗氧化性能

通过沉淀法制备了纳米ZrO2包覆ZrB2颗粒的ZrB2--ZrO2复合粉体,采用放电等离子烧结技术,在30 MPa,1 900℃保温10 min烧结得到ZrB2-ZrO2复相陶瓷.研究了ZrO2含量对复相陶瓷抗热震和抗氧化性能的影响.将ZrB2-ZrO2复相陶瓷在1 000℃保温5 min,然后急冷进行循环热震评价,对其在1 200℃空气环境下进行抗氧化性能的评价.结果表明:随着ZrO2含量的增加,抗热震性能明显提高,抗氧化性能得到明显改善,氧化质量增加迅速下降.材料的氧化过程分为2个阶段:第一阶段形成氧化层,氧化质量增加明显;第二阶段由于氧化层的存在,氧化质量增加速率减缓.ZrB2-ZrO2复相陶瓷的表面氧化层较纯ZrB2陶瓷表面氧化层致密且结合强度大.     

氧化铝-锂霞石复合陶瓷在钢水中抗热震性研究

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有负膨胀系数的锂霞石加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝-锂霞石复合抗热震陶瓷.结果表明,锂霞石加入量w(锂霞石)=20%,烧结温度为1500℃时,陶瓷样品能够承受钢水中1500℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成片状组织,这样的显微组织对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.     

Si3N4-TiN纳米复相陶瓷的制备与性能研究

采用热压烧结方法制备了Si3N4-TiN纳米复相陶瓷,研究了纳米TiN颗粒的添加对Si3N4陶瓷组织、力学性能和抗热震性能的影响.研究结果表明:Si3N4-TiN纳米复相陶瓷的显微组织由粒径为100 nm左右的晶粒构成,TiN以独立颗粒的形式存在;纳米TiN颗粒的添加可以提高纳米Si3N4陶瓷的断裂韧性和抗弯强度,但对硬度影响不大;适量TiN颗粒的添加能改善纳米Si3N4陶瓷的抗热震性.     

金属铝粉和纳米Al2O3粉对陶瓷结合剂性能的影响

将金属铝粉、纳米Al₂O₃粉引入基础陶瓷结合剂,通过红外光谱分析陶瓷结合剂玻璃结构,X射线衍射表征其物相变化,并测试其耐火度,利用扫描电镜分析陶瓷结合剂立方氮化硼(CBN)复合材料的微观结构,并测试抗折强度,系统分析了金属铝粉、纳米Al₂O₃粉的单掺及复掺对陶瓷结合剂性能的影响。结果表明,金属铝粉使陶瓷结合剂耐火度升高,玻璃结构没有明显改变,部分铝粉转变为Al₂O₃,添加金属铝粉的陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度随烧结温度升高而提高。纳米Al₂O₃粉使陶瓷结合剂耐火度降低,呈玻璃相,但有少量Al₂SiO₅晶体和Li_xAl_xSi_3-xO₆晶体析出,添加纳米Al₂O₃粉的陶瓷结合剂CBN复合材料烧结温度720 ℃时出现较高抗折强度,达93.7 MPa。金属铝粉和纳米Al₂O₃粉的复掺有利于玻璃网络结构的键合,陶瓷结合剂以玻璃相为主,也有少量晶体析出,二者复掺对提高陶瓷结合剂CBN复合材料抗折强度更有优势,但烧结温度也相应升高,烧结温度740 ℃时抗折强度达最高值,为97.4 MPa。     

无压烧结制备纳米复合碳化硅陶瓷

以水基喷雾造粒而成含5%(质量分数)纳米氮化钛(TiN)颗粒的碳化硅(SiC)造粒粉为原料,采用无压烧结制备纳米复合SiC陶瓷。分析了烧结温度及保温时间对复合陶瓷烧结特性与显微结构的影响规律。结果表明:采取二步烧结可以实现SiC陶瓷在晶粒不明显长大的前提下实现致密化,二步烧结,即先升温到1950℃保温15min后迅速降至1850℃烧结1h,制备的SiC陶瓷具有较高收缩率、较低质量损失以及较高的致密度;纳米TiN颗粒加入后能与基体(SiC,Al2O3)部分发生反应生成TiC和AlN,明显改善SiC陶瓷的烧结性能,获得等轴状、细晶显微结构和优越的力学性能。     

电刷镀纳米颗粒复合镀层的组织与生长过程研究

采用电刷镀技术制得了纳米复合镀层并研究了纳米颗粒对镀层表面形貌、断面组织和微观结构的影响。结果表明，纳米颗粒的加入使镀层表面形貌比较细腻平整；断面组织细化；纳米颗粒与基质金属结合紧密。镀层的生长过程可分为三个阶段。     

两步烧结对SiC/纳米SiB6复合陶瓷性能的影响

以纳米SiB6颗粒为增强相,YAG为烧结助剂,采用无压液相烧结技术制备了SiC/纳米SiB6复合陶瓷,主要研究两步烧结对复合陶瓷烧结特性和力学性能的影响。研究结果表明,两步烧结对复合陶瓷的烧结性能和力学性能有一定的影响。第一步烧结温度由1850℃升至1900℃,SiC/纳米SiB6复合陶瓷的收缩率、失重率和相对密度增加,抗弯强度和维氏硬度整体下降;而第二步烧结温度由1850℃升高到1900℃,复合陶瓷失重率增加,收缩率和相对密度下降,抗弯强度和维氏硬度均有所提高。     

纳米氧化锆分散液微喷射黏结增材制造氧化锆陶瓷

黏结剂微喷射黏结增材制造技术可成形任意形状陶瓷坯体,但坯体烧结后的致密度和强度低、表面较粗糙。采用纳米氧化锆分散液代替常规有机黏结剂作为喷射溶液,研究纳米氧化锆分散液喷射量对微喷射黏结增材制造氧化锆陶瓷烧结性能的影响规律及其机理。当纳米氧化锆分散液喷射量(体积分数)从0增加至175%时,氧化锆陶瓷烧结线收缩率和表面粗糙度显著减小,其减小幅度分别为6%～8%、57%,而致密度、抗弯强度和硬度明显增加,其增加幅度分别为18.1%、124.0%和187.0%。纳米氧化锆分散液喷射后,纳米氧化锆颗粒填充氧化锆粉层孔隙,提高了氧化锆坯体致密度,从而改善氧化锆陶瓷烧结质量,这为快速制造复杂致密的陶瓷零部件提供了新方法。     

电刷镀(Ni-P)-TiN纳米微粒复合镀层的组织与力学性能

采用直流电弧等离子体气相蒸发法,在氢气与氮气混合气氛中蒸发块体Ti金属制备TiN单晶纳米颗粒,以此纳米颗粒为添加粒子,利用电刷镀方法制备出(Ni-P)-TiN纳米微粒复合镀层。对纳米颗粒及其复合镀层进行了物相结构、表面形貌及微观组织分析,并测试了镀层显微硬度和耐磨性能。研究结果表明:TiN纳米颗粒具有立方晶体结构,(Ni-P)-TiN纳米微粒复合镀层的硬度较普通Ni-P合金镀层提高近3倍,耐磨性能也有显著提高。     

纳米陶瓷烧结技术研究进展与展望

纳米化被认为是解决陶瓷脆性的有效途径之一。纳米陶瓷的特殊显微结构决定了其独特的性能,如高强度、高断裂韧性、低温超塑性等。此外,纳米效应还可赋予材料特殊的光、电、磁等功能特性。烧结是纳米陶瓷制备的关键环节,初始颗粒在高温烧结过程中极易长大,因此,合理的烧结技术和工艺是促进陶瓷致密化并控制晶粒长大的重要保证。按照是否存在外场辅助条件及辅助条件类型,本工作将纳米陶瓷烧结技术分为无压烧结、压力辅助烧结、电磁辅助烧结3大类,并结合研究实例讨论其烧结机理。通过对不同烧结技术的特点对比,提出目前纳米陶瓷烧结技术存在的主要挑战并进行展望。     

无压烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷

用沉淀法包裹微米级SiC颗粒，通过常压、埋烧制备Al2O3／SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、TG和SEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化、烧成收缩和显微结构。结果表明：利用SiC粉埋烧及碳粉制造还原气氛，含8wt％SiC(平均粒径为5mm)的复合粉末经800℃煅烧、成型，试样于1550℃，2h烧结，可制备Al2O3／SiC纳米复合陶瓷，其相对体积密度达95．2％，在烧结过程中由SiC氧化形成的无定形SiO2及与基质氧化铝反应形成的莫来石前躯体可大大促进烧结。     

纳米BN包覆的Al2O3复合粉的制备及其烧结性能研究

以尿素和硼酸为氮化硼源，利用氢气还原法在亚微米级氧化铝粉末表面均匀包覆一层纳米级BN，包裹层的厚度可通过BN含量来调节。当氮气压力为0.52-0.53MPa时，复合粉经1400℃至1600℃热处理，中间产物Al-O-B分解得到BN，同时BN由t(turbostratic)相转变为h(hexagonal)相。1500℃处理可得到包裹紧密的h-BN-Al2O3纳米复合粉。以氮经硅为烧结助剂，30％BN－Al2O3(in volume)复合粉在1700热压烧结即可得到几乎完全致密化的纳米复相陶瓷，表观气孔率接近于零。材料的抗弯强度为446MPa，可用硬质合金钻头轻易钻孔。     

镍包覆Al2O3纳米颗粒对氧化铝陶瓷与铝之间润湿性的影响

采用Ni(NO3)2·6H2O前驱体液相包覆技术对纳米Al2O3颗粒进行金属化处理,经过干燥、加热分解和高温氢气还原处理后,前驱体完全转化为金属Ni晶体,从而获得镍涂覆的Al2O3颗粒。X射线衍射、透射电子显微镜和能谱分析结果表明:金属镍包覆在纳米Al2O3颗粒表面。包覆的纳米Al2O3颗粒经过热压烧结制备的陶瓷体与金属铝之间的润湿角为72.5°,明显改善了陶瓷与金属之间的润湿性。     

纳米钛酸钡的掺杂对陶瓷性能的影响

采用掺杂纳米级钛酸钡和碳酸锰的方法,观察了掺杂不同量纳米级钛酸钡和碳酸锰后的钛酸钡坯片烧结所得陶瓷表面的显微组织形貌的变化,研究了单一掺杂纳米级钛酸钡、单一掺杂碳酸锰、复合掺杂碳酸锰+纳米级钛酸钡对陶瓷制品晶粒尺寸与介电性能的影响。结果表明：掺杂纳米级钛酸钡对钛酸钡陶瓷制品的介电性能有显著的提升,但是随着掺杂量的进一步增加,其介电性能的变化不大;掺杂碳酸锰对钛酸钡陶瓷晶粒的细化效果优于掺杂纳米级钛酸钡的效果;复合掺杂1%（质量分数,下同）碳酸锰+1%纳米级钛酸钡所得陶瓷的致密性高于单一掺杂1%碳酸锰的效果。     

纳米材料的来源及其特性

纳米固体或纳米微粒是指颗粒粒度属于纳米量级 (1～ 10 0ｎｍ)的固态颗粒。固态颗粒有两种来源 :一是自然界本来就存在的 ,如矿产资源 ;二是用人工方法合成的 ,如陶瓷、金属等 ,是用天然矿物原料和化学原料经高温烧结或其他方法制成。相应地纳米材料也有两种来源 :一、自然界中本来就存在的纳米矿物 ,如大洋锰结核中的铁矿物、某些种类的粘土矿物和火山灰等等 ;二、用人工方法合成的纳米材料 ,如纳米碳管、纳米陶瓷、纳米涂料、纳米金属、纳米合金、烟灰等材料。1、自然资源所谓纳米矿物是对矿物显微颗粒达到纳米量级的所有矿物的统称 ,一般…     

纳米SiO2/Al复合粒子的制备

利用在活化微米金属铝粉表面包覆纳米SiO2致密膜的方法，以对推进剂燃烧具有催化作用的纳米膜取代了铝粉表面本身的惰性氧化层。分析了纳米膜包覆的形成机理，并以此制备了纳米SiO2／A1复合粒子。通过检测分析，发现包覆前后颗粒粒度变化不明显，包覆膜的厚度在10nm左右，与铝粉本身的氧化层厚度相当；发现复合颗粒表面有Si-O-Si反对称伸缩振动峰及Si-O-Si弯曲振动吸收峰，表明包覆膜为SiO2。     

纳米二氧化硅对镍电沉积影响及在复合镀层中的化学键合状态

用线性扫描伏安法和电位阶跃法研究了n-SiO2／Ni复合电刷镀体系的电化学响应，探讨了纳米颗粒的影响；用X射线光电子谱研究了复合镀层中n-SiO2／Ni颗粒表面与基质金属间的相互作用，结果表明纳米颗粒使金属沉积过电位显著降低，电流效率、金属成核率及晶体生长速度增加，纳米颗粒对金属镍电结晶有明显的催化效应；n-SiO2／Ni表面氧的不饱和化学键与表面扩散过程中吸附态金属Ni原子键合形成Ni—O键，纳米颗粒与基质镍以化学键方式结合。