可加工B4C/BN复相陶瓷的制备与性能研究

采用热压烧结工艺制备了B4C/BN可加工复相陶瓷,热压烧结工艺参数为热压温度为1850℃,热压压力为30 MPa,保温时间为1 h.通过向B4C基体中加入不同含量的h-BN来研究h-BN的含量对所制备的B4C/BN复相陶瓷材料的力学性能和可加工性能的影响,并通过XRD和SEM来研究复相陶瓷的物相组成和显微结构.结果表明随着复相陶瓷中的h-BN含量的增加,B4C/BN复相陶瓷的密度逐渐降低;B4C/BN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性有所降低;复相陶瓷的维氏硬度大幅度降低;而硬度的降低导致了复相陶瓷的可加工性能得到显著的提高,当h-BN的含量高于20%(质量分数,下同)时,B4C/BN复相陶瓷具有良好的可加工性能.     

六方氮化硼合成工艺及对其性能的影响

本文讨论了六方氮化硼合成工艺对其纯度、杂质含量、石墨化指数、比表面积、成型密度等性能的影响。从原料、反应温度和后处理方面提出一些方法,合成出适合立方氮化硼合成的性能较好的六方氮化硼,并探讨了六方氮化硼性能指标对立方氮化硼合成的影响。     

BN基复合型壳熔模精铸钛镍合金时的界面反应

研究了一种新型钛合金精密铸造用型壳——氮化硼基复合型壳,在精铸钛镍合金时的界面反应及反应层的形成机制。研究表明,即使在钛镍合金熔液过热较高(浇注温度1600℃)的情况下,这种型壳与钛镍合金也反应较小,铸件表面反应层仅为几个μm。氮化硼基复合型壳,在浇注温度较低的情况下,有望成为氧化钇、氧化锆或钨粉等钛合金熔模精密型壳面层材料的替代品。     

复合助剂对低温常压烧结AlN性能的影响

研究了Y2O3,LiO2,CaO烧结助剂对AlN陶瓷常压烧结致密度和性能的影响.结果发现,同时添加Y2O3,LiO2,CaO作为助剂,在1600℃低温烧结就能获得具有高致密度、较小的晶粒尺寸(1μm～4μm)、较高的抗弯强度(331MPa)、断裂韧性(3.8 MPa·m1/2)及导热率(118 W·m-1·K-1)的AlN陶瓷.     

添加剂对Al2O3／BN可加工陶瓷性能的影响

采用Si3N4和SiC作为Al2O3／BN可加工陶瓷的添加剂，考察了添加剂种类和含量对材料力学性能及可加工性能的影响。研究表明，2种添加剂均对调节体系中由于热膨胀失配所引起的人的内应力起到积极的作用。材料的抗弯曲强度随添加剂含量的增加而提高，同时可加工性能略有降低。尤其是Si3N4的加入使体系在热压烧结过程中原位反应生成液相x-Sialon，显著降低了烧结温度，促进材料的致密化。     

气氛及微量元素对Ag／W润湿性的影响

用座滴法研究了Ag/W在真空,Ar,H_2及3H_2+N_2气氛下的润湿角及其与温度的关系,并进行了表面及界面分析。结果表明,气氛中的氧分压是影响Ag/W润湿角的主要因素。微量的Ni,Cu,Ce元素可以显著提高Ag/W润湿性,使熔点附近的润湿角从69°降低至10°—20°。     

Ni-Fe-Cr-Ti及Co-Ni-Fe-Cr-Ti(Si,B)系高温钎料对Si3N4陶瓷的润湿与界面连接

采用座滴法研究了Ni-Fe-Cr-(14-29)Ti(质量分数,%,下同)合金在Si3N4陶瓷上的润湿行为结果表明,在1493 K,10 min的真空加热条件下,随着含Ti量的增加,合金的润湿性逐渐改善,含Ti量为24%-29%时合金的润湿角达到27.3°.微观分析表明,钎料中的元素Cr向Ni-Fe-Cr-(24-29)Ti/Si3N4界面区扩散和富集,生成了复杂的Cr-Ni-Fe-Si四元化合物.分析了Ti元素含量的增加对于合金润湿性改善的原因.合金中加入元素Co并降低Ni含量可增强Ti,Cr的活性,导致形成不同的界面反应产物并对合金润湿能力及界面结合能力产生重要影响.成分调整后的Co-Ni-Fe-Cr-(14-20)Ti合金对Si3N4的润湿角可达到20.0°,形成牢固的润湿界面.     

Zr41．25Ti13．75Ni10Cu12．5Be22．5熔体与W的润湿及复合

用座滴法研究了高真空下Zr41.25Tin13.75Ni10Cu12.5Be22.5（原子百分数，下同）熔体在W上的润湿行为及界面相互作用，并用浸渗法制备了W丝增强的Zr41．25Ti13．75Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶复合材料。结果表明：在1053K～1173K之间，Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5熔体与W具有较好的润湿性。润湿温度升高会显著降低平衡接触角，并加速熔体的铺展，但也会增大W的溶解量。继续升高温度对平衡接触角和达到平衡接触角所需时间的影响很小。好的润湿性和快的铺展速率为制备W丝增强的Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶复合材料选择合理的工艺参数提供了较大的自由空间。     

可加工Si3N4／BN复相陶瓷的制备及性能研究

采用化学溶液法混料，然后用氢还原氮化法制备出具有包覆结构的Si3N4／BN纳米复合粉体，复合粉热压后获得较高强度，同时又具有良好加工性能的复相陶瓷。扫描电镜(SEM)，X射线衍射(XRD)分析表明：复相陶瓷中氮化硼以六方晶(h-BN)均匀分布于以α-Si3N4为基体相的晶界与晶内，并抑制α-Si3N4的晶粒长大使基体晶粒细化。良好加工性能的获得是由于h-BN易沿其层间解理以及h-BN与α-Si3N4两相由于热膨胀失配产生的弱界面易在剪切方向剥层所致。     

铝液对石墨润湿过程的研究

铝-石墨复合材料制造中的突出问题是铝液与石墨的润湿能力很差,为此大多在工艺上采取措施,如石墨表面喷涂Ti-B,Ni或Cu涂层,或采用流变铸造等。然而这些措施使得工艺复杂、成本提高,因而推广应用受到限制。为改善铝液与石墨的润湿能力,有必要深入研究铝液对石墨的润湿过程。国内外这方面报道甚少,而且所报道的结果差别较大。我们通过长时间的保温试验,仔细地研究了不同温度下铝液对石墨的润湿过程,发现了一些新的现象。     

TiN，AlN／Al2O3复合陶瓷材料的研究

综述了TiN／Al2O3，AlN／Al2O3以及（TiN，AlN）／Al2O3复合材料的研究现状。并指出颗粒增韧是复相陶瓷材料增韧最简单的方式之一，其中纳米复合、纳微米复合、多相复合是实现颗粒增韧的有效途径。在复相陶瓷的制备中，原位反应烧结是很有希望的技术，可以直接在基体中生成弥散分布的超细第二相颗粒，而使复合材料的性能大幅度提高。     

ELID grinding characteristics and surface modifying effects of aluminum nitride (AlN) ceramics

Aluminum nitride (AlN) ceramics have excellent electrical insulation and dielectric properties, a high thermal conductivity that is approximately 10 times that of alumina, as well as a thermal expansion coefficient that is close to that of Si, and so are anticipated to be used in semiconductor mounting boards, heat-dispersing substrates for power modules, and other heat-sink materials in a variety of high-added-value applications. In this research, ELID grinding was performed on AIN, and evaluated the processing characteristics and the resulting surface properties. The results indicate that final finishing using a #30,000 wheel produced an extremely smooth ground surface roughness of 0.008 μm Ra. In addition, the ELID series demonstrated a surface hardness and sliding characteristics superior to those of the polished series. This appears to be attributable to the diffusion phenomenon of the oxygen element produced by the ELID grinding.     

射频负偏压与放电电流对c-BN薄膜形成的影响

用ＡＲＥ（Ａｃｔｉｖｅ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ） 装置, 在Ｎ２／Ａｒ 混合等离子体弧光放电气氛下, 通过电子束蒸镀纯硼, 同时伴以一定能量的正离子轰击生长的膜表面的方法, 在单晶硅（１００） 基片上成功地合成了立方氮化硼（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ , 简称ｃＢＮ） 薄膜, 并对基片射频自偏压和等离子体弧光放电电流对ｃＢＮ 膜形成的影响进行了研究。用富立叶变换红外（ＦＴＩＲ） 透射谱和ＡＥＳ对沉积的膜进行相结构和化学成分分析。ＦＴＩＲ 透射谱表明, 在波数约１ ０６０ｃｍ － １ 处, 存在很强的ｃＢＮ 的吸收峰。随基片所加射频负偏压及等离子体弧光放电电流的增大, 膜中的ｃＢＮ 含量增大; 当射频偏压为－ ２００ Ｖ, 放电电流为１５ Ａ 时, 沉积的膜为单相ｃＢＮ 膜。ＡＥＳ 的成分深度分布表明,ｃＢＮ 膜中的Ｂ, Ｎ 接近等原子比     

Composition and mechanical properties of AlC, AlN and AlCN thin films obtained by r.f. magnetron sputtering

Aluminum carbide (Al-C), aluminum nitride (Al-N), and aluminum carbonitride (Al-C-N) thin films were grown onto Si [100] substrates by r.f. reactive magnetron sputtering at 400 °C. The Al-N coatings were obtained by sputtering of Al (99.9%) target in Ar/N₂ atmosphere and the Al-C and Al-C-N by co-sputtering of a binary (50% Al, 50% C) target in argon and in Ar/N₂ mixture, respectively. The d.c. bias voltage was varied between 0 and − 150 V. The films were characterized by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) and the mechanical properties by nanoindentation. The structure of the films has been determined by XRD, which shows that amorphous films are formed in all cases. The variation of polarization bias voltage produced chemical differences in the films. As the bias voltage is increased, the Al content is reduced in all three materials. The nitrogen content also varied between 10 and 14 at.% for Al-N coatings, remaining practically constant (21 at.%) for the Al-C-N films. The Berkovich hardness results were 7.0, 17.2 and 9.2 GPa for Al-C, Al-N, and Al-C-N films, respectively.     

钛合金表面激光熔覆原位钛基复合材料涂层

通过激光熔覆不同比例TA15与Cr3C2的混和粉末,在TA15钛合金表面制备出原位钛基复合材料涂层,分析了涂层的组织、相组成、硬度及界面结合情况。研究表明,激光熔覆过程中,Cr3C2颗粒溶解并与Ti发生反应,在涂层中形成弥散分布的TiC;随原始粉末中Cr3C2添加量的增加,涂层中TiC含量及涂层硬度增加,TiC有等轴颗粒状及枝晶两种形貌;涂层组织致密,与基体呈完全冶金结合,涂层内TiC与钛合金基体界面结合良好,经弯曲及热震试验后,涂层未出现剥落现象,表明涂层与基体具有很好的相容性。     

氮化铝陶瓷研究和发展

从氮化铝陶瓷的制备工艺，即粉末的合成、成形、烧结3个方面详细介绍了氮化铝陶瓷的研究状况，指出低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复合形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。     

Wetting behavior of Zr55Cu30Al10Ni5 melt on alumina

The wetting behavior of molten Zr55 Cu30 Al10 Ni5 on Al2O3 was studied by the sessile drop method in high vacuum. The results show that wetting kinetic at 1 163 K is composed of three stages., incubation, quasi-steady decrease and trend constant. Precursor film forms surrounding the wetting tip when wetting temperature is above 1 163K. Formation of precursor film is related to the change of triple line configuration and results in good wettability.Chemical reaction dos not occur at the wetting interface. Al2O3 is an excellent reinforcement for Zr55 Cu30 Al10 Ni5 matrix composite in terms of wettability and reactivity. The kinetic relationship of spreading ratio with spreading timewas also investigated.