Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的研究

研究了Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的烧结工艺;利用MoSi2高温蠕变的特性促进TiC粉料的高温烧结：探讨了添加少量的金属铝粉对复合材料力学性能的影响;用SEM扫描电镜和x一射线衍射对复合材料显微形貌和晶体结构进行了表征。结果表明,MoSi2降低了TiC的烧结温度;制备的复合材料中除了TiC之外,还生成了新物相Mo,C,TiSi2和C：金属铝均匀分布在复合材料基体中,明显提高了材料的力学性能,抗折强度由50MPa提高到90MPa,抗压强度由55MPa提高到180MPa,同时其热膨胀系数随Al增加逐渐增大;讨论了Al-MoSi2-TiC陶瓷基复合材料的断裂机理。     

陶瓷基复合材料损伤失效机理和模型研究进展

随着科学技术的进步,复合材料在航空领域得到了广泛的发展。陶瓷基复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐高温和耐腐蚀的特性被广泛应用于航空发动机的热端部件。然而,制备过程中产生的初始损伤和残余以及复杂的失效模式,给建立陶瓷基复合材料的损伤本构模型、研究陶瓷基复合材料的损伤失效机理带来了巨大的困难。本文对陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究进展进行综述。首先,介绍了陶瓷基复合材料的发展历史细观建模研究现状;然后,综述了陶瓷基复合材料损伤失效机理的研究现状;最后,对陶瓷基复合材料损伤失效机理研究的发展趋势进行了展望。     

放电等离子烧结（SPS）技术烧结致密AlN陶瓷

利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝,不加任何添加剂,在1800℃的烧结温度、25MPa的压力下,仅保温4min,就可达到99％的理论密度,SEM表明试样内部晶粒细小,结构均匀。实验表明,SPS技术可实现快速烧结。     

SiC-YAG陶瓷复合材料的烧结致密性研究

本文基于机械混合法和液相烧结法制备SiC-YAG陶瓷复合材料,并对SiC-YAG陶瓷复合材料在烧结过程中的质量损耗、致密化等情况进行了研究,比较了铝钇摩尔比、烧结温度和保温时间对SiC-YAG陶瓷复合材料烧结致密性的影响.研究结果表明:在实验研究条件范围内,当烧结温度为1850℃时,复合材料的气孔率最低,相对密度最大;复合陶瓷材料的相对密度和收缩率在保温时间小于30 min时,变化较大,大于30 min时,变化很小;当铝钇摩尔比为1.5时,质量流失较少,复合材料的相对密度最高.     

反应烧结工艺制备碳纳米管/氮化硅陶瓷基复合材料

用反应烧结工艺在1 550℃制备了碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)/Si3N4陶瓷基复合材料,借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、标量分析等分析手段,研究了反应烧结CNTs/Si3N4复合材料的物相组成、化学相容性、力学性能及电磁性能.结果表明:反应烧结CNTs/Si3N4复合材料主要由α-Si3N4和β-Si3N4组成,还含有少量的游离硅.CNTs和Si3N4基体之间具有良好的化学相容性.含有1.0%(质量分数)CNTs的反应烧结CNTs/Si3N4复合材料的抗弯强度为280 MPa,Vickers硬度为8.2 GPa,断裂韧性为2.3 MPa·m1/2,在8～12 GHz(X带)具有明显的微波衰减特性,在10 GHz处的最大衰减值达7 dB,可用作微波吸收材料.     

BN基复合陶瓷致密化的主要障碍

本文对ＢＮ基复合陶瓷进行了热压和无压烧结试验,对烧结体的密度变化和显微结构进行了研究,分析了影响ＢＮ基复合致密化的主要因素,认为卡片房式结构是妨ＢＮ基复合陶瓷致密化的主要原因。热压过程中施加的压力足够大时,可以破坏这种卡片房式结构,使片状ＢＮ定向排列,因而能获得同致密度的ＢＮ基复合陶瓷,热压过程中若有液相出现,有利于片状ＢＮ定向排列,因而能促进ＢＮ基复合陶瓷的致密化。无压烧结因不能消除坯体中的卡片     

热压烧结制备粉煤灰建筑陶瓷的工艺研究

以固体废弃物粉煤灰为主要原料,通过对原料进行预烧处理工艺得到活化粉煤灰粉体,分别在850 ℃、875℃、900 ℃、925 ℃、950 ℃度进行真空热压烧结,制备粉煤灰建筑陶瓷复合材料.利用XRD对复合材料的物相组成进行分析、采用SEM分析样品的微观结构,结合烧成样品的吸水率、体积密度、硬度等,分析不同的烧结温度对陶瓷性能的影响.结果表明:真空热压烧结过程中,随着温度升高,样品低共熔相增多,致密化程度增加.当烧结温度达到925℃时,所得复合陶瓷材料晶粒分布均匀、细小,晶粒尺寸为0.4~0.5 μm;陶瓷样品的体积密度、吸水率、硬度分别为2.62 g/cm3、0.05%、6.5 GPa.     

低温烧结玻璃/陶瓷复合材料的微结构及性能

借助钙长石陶瓷和硼酸盐玻璃良好的介电和热膨胀性能,制备了一系列玻璃/陶瓷复合材料,并对这些复合材料进行了X射线衍射分析、扫描电镜观察和性能测试.结果表明:复合材料的介电常数、热膨胀系数和显微硬度随着陶瓷含量的增加而增加,其介电损耗则随陶瓷含量的增加而减小.陶瓷含量(质量分数≥60%)高的复合材料在高于850℃烧结时析出一定量的α-石英和方石英,这增加了材料的热膨胀系数,但对其介电常数影响不大.所制备的复合材料具有高的相对密度(≥96.5%)、低的介电常数(5～6)、低的介电损耗(0.10%～0.42%)、低的热膨胀系数(4.6×10-6～6.5×10-6/℃)和低的烧结温度(≤900℃),有望用作介电材料和基板材料.     

陶瓷基纤维复合材料

本文综述了纤维和晶须复合材料的增韧机理、生产工艺及性能。     

常压烧结制备氧化钨陶瓷靶材的致密化研究

采用常压固相烧结工艺,制备出高纯度、高致密度的氧化钨靶材。考察了粉体粒度、成型压强、烧结温度和保温时间等对靶材致密度的影响。测试结果表明,以粒度0.27μm的粉体为原料,成型压强为60MPa,烧结温度为1200℃,保温时间为1h的条件下,可以制备出高致密度的氧化钨靶材,其组成为高纯的单斜晶相。     

Pressureless Sintering of Alumina-Titanium Carbide Composites

The densification of Al₂O₃-TiC composites is detrimentally affected by chemical reactions between Al₂O₃ and TiC. These reactions must be suppressed in order to promote sintering. In this study, the specific reactions occurring in Al₂O₃-TiC composites were modeled, using thermodynamic calculations, and verified by experiments. The reaction between Al₂O₃ and TiC was suppressed by the use of specially prepared embedding powders allowing pressureless sintering to closed porosity. The Al₂O₃-TiC composites were subsequently hot isostatically pressed to > 99% of theoretical density without encapsulation. Typical flexural strength and fracture toughness of Al₂O₃-30 wt% TiC composites were 690 MPa and 4.3 MPa · m^1/2, respectively.     

Sintering of Ceramic Particulate Composites: Effect of Matrix Density

Composites consisting of a fine-grained, polycrystalline zinc oxide matrix and <10 vol% coarse, rigid silicon carbide inclusions were prepared by the same mixing procedure and then compacted to produce samples with matrix densities of 0.45 and 0.68 of the theoretical. The samples were sintered under identical temperature profiles in separate experiments that employed either a constant rate of heating of 4°C/min or near isothermal heating at 735°C. The ratio of the densification rate of the composite matrix to the densification rate of the unreinforced zinc oxide was found to be independent of the initial matrix density. This ratio increased significantly with temperature in the constant-heating-rate experiments but was relatively constant in the isothermal experiments. The results indicate that microstructural coarsening may be an important mechanism for explaining the reduced sinterability of polycrystalline matrix composites.     

无压烧结Al2O3/ZrSiO4复相陶瓷的研究

以Al2O3颗粒为增强体,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用无压烧结方法,在组分优化的基础上,制备的锆英石基复相陶瓷室温抗弯强度和断裂韧性分别可达371 MPa和3.4 MPa·m1/2;采用XRD、SEM分析样品的相组成和显微结构,结果显示:确定ZrSiO4为主要晶相,另外还有少量Al2O3和ZrO2的存在;确定复相陶瓷的强韧化是由Al2O3颗粒引发的裂纹偏转、微裂纹增韧和由ZrSiO4分解而来的ZrO2相变增韧共同作用而实现的,断裂方式主要为穿晶断裂.     

低温无压烧结氮化硅陶瓷的相变及致密化研究

采用氧化铝（Al2 O3）和氧化钇（Y2 O3）为烧结助剂,利用无压烧结工艺在低温下制备氮化硅陶瓷材料。利用XRD和SEM等着重研究了无压烧结氮化硅陶瓷低温阶段时的物相组成及其致密化。结果表明：当添加剂含量为10％,烧结温度高于1430℃时,α→β相转变较快;当烧结温度达到1510℃时,α相全部转变为β相。     

Pressureless Sintering of Boron Carbide

B₄C powder compacts were sintered using a graphite dilatometer in flowing He under constant heating rates. Densification started at 1800°C. The rate of densification increased rapidly in the range 1870°–2010°C, which was attributed to direct B₄C–B₄C contact between particles permitted via volatilization of B₂O₃ particle coatings. Limited particle coarsening, attributed to the presence or evolution of the oxide coatings, occurred in the range 1870°–1950°C. In the temperature range 2010°–2140°C, densification continued at a slower rate while particles simultaneously coarsened by evaporation–condensation of B₄C. Above 2140°C, rapid densification ensued, which was interpreted to be the result of the formation of a eutectic grain boundary liquid, or activated sintering facilitated by nonstoichiometric volatilization of B₄C, leaving carbon behind. Rapid heating through temperature ranges in which coarsening occurred fostered increased densities. Carbon doping (3 wt%) in the form of phenolic resin resulted in more dense sintered compacts. Carbon reacted with B₂O₃ to form B₄C and CO gas, thereby extracting the B₂O₃ coatings, permitting sintering to start at ∼1350°C.     

无压烧结硼化锆基ZrB2-SiC复相陶瓷的结构与性能

以钇铝石榴石-YAG为烧结助剂,通过无压烧结制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。研究了烧结助剂含量对烧结材料力学性能和显微结构的影响,材料的显微结构由扫描电镜SEM及其能谱分析EDS测定。研究结果表明,烧结助剂(YAG)和原料中的杂质形成玻璃相填充在晶界上,显著促进了硼化锆基ZrB2-SiC复相陶瓷的致密化。     

TiSi2提高TiB2陶瓷烧结致密性机理研究

以TiSi2作为烧结助剂,采用热压烧结制备了TiB2陶瓷.对烧结试样进行了XRD、SEM与EDS分析,对TiB2-x％ TiSi2系统进行了热力学计算分析,探讨了TiSi2促进TiB2陶瓷低温烧结致密的机理.结果表明:添加6.0wt％TiSi2作为烧结助剂,可以使TiB2陶瓷在1650℃热压烧结致密.TiSi2促进TiB2陶瓷烧结致密机理为:一是TiSi2熔点低于烧结温度,通过液相传质提高了烧结速率;二是通过高温烧结反应,形成了高熔点的Ti5Si3相以及SiO2玻璃相,SiO2以玻璃相的形式填充气孔并促进液相传质,使坯体致密.     

Lanxide陶瓷基复合材料的研究进展

Lanxide熔融金属直接氧化技术是一种新型的复合材料制备技术,通过用预制体(颗粒、晶须、纤维等)增强所制备的复合材料具有高的体积稳定性、断裂韧性和强度,是目前材料科学领域的热点之一.本文就Lanxide技术及陶瓷基复合材料近年来的最新发展进行了概述.