钛与氧化物陶瓷界面反应研究

借助SEM和差热分析(DTA),研究了纯钛与Y_2O_3、ZrO_3(Y_2O_3,稳定和CaO稳定)陶瓷耐火材料界面反应后金属 侧的显微组织,并测定了纯钛与Y_2O_3,、ZrO_2(Y_2O_3,稳定和CaO稳定)的初始反应温度和反应速率.结果表明,纯钛与 ZrO_2(CaO稳定)反应后的显微组织最粗大,为块状,而与Y_2O_3,反应产物最细小均匀,为条带状;三种陶瓷材料对纯钛 的初始反应温度依次为:1 378℃、1 245℃、1 213℃,反应速率也依次增大.     

TC4／Ag-Cu—Ti／1Cr18Ni9Ti钎焊接头界面组织与结构

以Ag—Cu—Ti箔状钎料对钛合金TCA和不锈钢1Cr18Ni9Ti进行了真空钎焊。采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜和x一射线衍射等分析测试手段对钎焊过程中所形成的反应产物和接头界面结构进行了分析。结果表明：接头界面形成了Ti（s．s）、AS（s．s）、Ti—Cu金属问化合物等反应产物。连接温度较低（920℃）时,界面结构依次为1Cr18Ni9Ti／TiCu／Ag（s．s）＋少量Ti2cu／％2cu／Ti2cu＋Ti（s．s）／TC4;连接温度升高（960oC）时,界面结构为1Crl8Ni9Ti／Ti：Cu／Ti：Cu＋矩（s．s）／Ti2Cu／Ti2Cu＋Ti（s．s）／TCA;连接温度较高（1000oC）时,界面结构为1Crl8Ni9Ti／TiCu2／TiCu／Ti2Cu／Ti：Cu＋Ti（s．s）／TC4。提高钎焊温度与延长保温时间对钎焊接头界面组织结构有相似的影响,各反应相、反应层逐渐长大,金属问化合物反应相所占比例增大,而Ag（s．s）组织所占的比例变得更小,这种趋势随着焊接工艺参数的提高更加明显。     

SiCf/Ti-6Al-4V复合材料界面反应动力学

SiC纤维增强Ti基复合材料（SiCf／Ti）容易发生界面反应，从而影响其力学性能。开展界面反应和动力学的研究，对于SiCdTi复合材料的制备和服役具有指导意义。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射分析了SICf／Ti-6Al—4V复合材料的界面反应及其动力学，发现SiC纤维的C涂层与Ti-6Al—4V反应形成粗晶粒的和细晶粒的TiC，长期高温热处理使得界面反应加剧，TiC层加厚，当C涂层完全消耗后，界面反应层中除了TiC外，还出现了Ti3SiC2。研究表明，界面反应层的加厚受元素扩散控制，服从抛物线规律，求出的动力学参数Q为268．8kJ／mol，k为0．0057m/s1/2。     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

真空烧结法制备ZrO2(Y2O3)/Al2O3复合材料

用真空烧结工艺制备了ZrO2（Y2O3）／Al2O3复合材料，分析了ZrO2（3Y）和ZrO2（2Y）含量对Al2O3基陶瓷烧结相对密度、显微结构及相变行为的影响．结果表明：Zro2（Y2O3）的含量对t-ZrO2→m-ZrO2相变量有影响，ZrO2（3Y）和ZrO2（2Y）含量（体积分数）分别为15％和20％时，烧结试样相对密度分别为99．6％和98．5％，ZrO2的晶粒平均尺寸分别为1．1μm和1．8μm，样品断裂前后的最大相变量（体积分数）分别是Vt→m=44％和Vt→m=18％．     

离心熔模精铸TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应

选用CaO增强的ZrO2作为TiAl熔模精密铸造用陶瓷型壳的面层材料,通过OM、SEM、EDS和XRD对TiAl合金界面反应处进行形貌分析和元素线扫描分析,研究离心熔模铸造TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应.结果表明:在较低的转速(200 r/min)条件下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度较小,大约为5 μm;而在较高的转速(400 r/min)情况下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度约为20 μm,界面有轻微粘砂.     

钛铝基合金与4种陶瓷界面反应的研究

借助SEM和差热分析(DTA),研究了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料界面反应后金属侧的显微组织,并测定了Ti48Al2Cr2Nb合金与Y2O3、ZrO2(Y2O3稳定)、ZrO2(MgO稳定)和锆英砂4种陶瓷耐火材料的初始反应温度.结果表明,Ti48Al2Cr2Nb合金与锆英砂反应后的显微组织最粗大,为菊花状,而与Y2O3反应产物最细小均匀,为颗粒状;4种陶瓷材料对Ti48Al2Cr2Nb合金的初始反应温度依次为:1500,1400,1380和820℃.     

原位反应法制备Al2O3-TiC/Al复合材料

通过向含Ti的Al-Si合金熔体中通入CO2气体制备Al2O3-TiC／Al复合材料的方法．研究了Al2O3-TiC／Al复合材料特性。用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的组织进行了研究。研究表明，CO2与合金熔体中的Al、Ti原位反应生成Al2O3和TiC颗粒，Al2O3和TiC颗粒尺寸在0．2～1．0μm之间，均匀分布在基体中，反应生成的Al2O3和TiC颗粒数量与CO2的通入时间有关。     

SiCf/Ti-43Al-9V复合材料的界面反应

利用纤维涂层法和真空热压工艺制备SiC纤维增强γ-TiAl金属间化合物(Ti-43Al-9V)复合材料,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)仪等研究复合材料的界面反应产物和界面反应产物的生长动力学。结果发现,SiCf/Ti-43Al-9V复合材料的界面反应生成了TiC、Ti2AlC和Ti5Si3,分三层分布。从SiC纤维到Ti-43Al-9V基体,界面反应产物序列为:TiC/Ti2AlC/Ti5Si3+Ti2AlC(颗粒)。界面反应产物的生长受扩散控制并遵循抛物线生长规律,其生长激活能Q和指前因子k0分别为190kJ/mol和2.5×10-5m.s-1/2。与其它Ti合金基的复合材料相比,γ-TiAl基复合材料的界面热稳定性更好。     

Sn-58Bi无Pb焊料与化学镀Ni-P层之间的界面反应

研究了Sn-58Bi共晶焊料与Cu的界面反应以及在Cu基体上化学镀Ni-P层的界面反应．焊接温度为180℃，焊接后时效温度范围为60-120℃，时间为5-30d．利用SEM，EDAX，XRD对反应产物进行了鉴定．结果表明，焊料与Cu的界面反应产物为Cu6Sn5，与化学镀Ni-P层的界面反应产物为Ni3Sn4，在Ni3Sn4与Ni-P层之间存在一层富P层．在同样条件下，Cu6Sn5的生长速度要快于Ni3Sn4的速度．化学镀Ni-P层中P含量较高时进一步抑制Ni／Sn界面反应生成Ni3Sn4的速度．界面金属间化合物层生长动力学符合x=(kt)^1/2关系，表明界面反应由扩散机制控制．由实验结果计算，Cu6sn5的表观激活能为90．87kJ／mol；Ni3Sn4的表观激活能则与化学镀Ni-P层中P含量有关，当镀层P含量为9％与16％(原子分数)时，其表观激活能分别是101．43kJ／mol与117．31kJ／mol．     

ZrO2与25CePO4／ZrO2材料的坯体无压连接

以CePO4与Ce-ZrO2等比例混合的含粘结剂的料浆为连接材料，在坯体状态下无压连接了可加工CePO4／Ce—ZrO2陶瓷与Ce-ZrO22陶瓷。对影响接点性能的工艺条件进行了讨论，材料的烧成温度和保温时间会明显影响连接效果，对25CePO4．Ce—ZrO2／Ce-ZrO2体系，在1450℃保温120min左右时，可实现最佳的连接效果。接点SEM分析表明，25CePO4/Ce—ZrO2和Ce-ZrO2连接体系中可形成结构均匀的扩散接点区域，其微观结构与母体材料的基本一致，接点的平均抗弯强度也与母体材料相似。用坯体无压连接法适合复杂形状本体或异体组合陶瓷构件，其工艺流程简单，加工成本低廉。     

云母/氧化锆复合材料的烧结

将粒度〈100nm的四方相氧化锆粉体和平均粒度为4.5μm的云母玻璃粉混合成型后于不同温度烧结,制成了含有四方相氧化锆、单斜相氧化锆、四氟硅云母和残余玻璃相的云母/氧化锆复合材料.不同温度的收缩率曲线表明,本系统的烧结机制为粘性流动机制.     

水热电化学法制备HA／ZrO2复合涂层

采用水热电化学法成功制备了HA/ZrO2复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性进行了研究,并探讨了ZrO2的复合对涂层结合强度和生物活性的影响.结果表明当温度小于200℃时,得到缺钙磷灰石Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x(calcium deficient hydroxyapatite,简称CDHA,0≤x≤1)和ZrO2的复合涂层,温度在200℃时,得到HA/ZrO2复合涂层;经焙烧处理后,涂层中四方晶相ZrO2(t-ZrO2)与单斜晶相ZrO2(m-ZrO2)之间发生马氏体相变;800℃焙烧后,HA部分分解为β-Ca3(PO4)2(β-TCP);当涂层中ZrO2小于35.22%(质量分数,下同)时,HA/ZrO2复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层;复合涂层在模拟体液中浸泡7 d后,表面即形成一层碳磷灰石层,ZrO2的复合没有降低涂层的生物活性.     

制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料研究

以带有SiC涂层(厚度～lμm)的C纤维预制体作为骨架,液相浸渍Sol-Gel法制备的高固相含量ZrO2先驱体,溶胶-原位烧结制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料.ZrO2先驱体溶胶稳定性取决于pH值和稀释NH3-H2O的浓度.pH=3时先驱体溶胶固相含量为50%.XRD及SEM结果表明:不同烧结温度和烧结气氛条件下,多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料的成分物相和表面形貌有明显差别.Ar气氛低温烧结可以有效防止C纤维氧化和副反应发生,断裂过程中有纤维拔出的痕迹.1100℃烧结制备Cf/ZrO2陶瓷基复合材料力学性能最好,显气孔率为54%时弯曲强度接近13 MPa.     

Friction and wear properties of mullite／ZrO2／Al2O3 composites

The friction and wear properties of ZrO2 and ALO3 cooperatively toughened mullite composites-mullite/ZrO2/Al2O3(MZA) were studied. The tribological tests were performed in a line-reciprocating tribometer using a GCr15 steel ball on a MZA disk under different dry reciprocating sliding conditions at room temperature. A wide range of normal loads and sliding speeds were chosen to investigate the relationship between the wear mechanisms of MZA and the testing conditions. The wear mechanism diagram of MZA is constructed, it contains two typical regions. It suggests that the wear mechanisms of MZA in each of the region change from one to another depending on the wear conditions. In the mild wear region, the wear rate of MZA is 10^-6 mm^3/m, and the wear mechanism of MZA is plastic deformation accompanied by a little micro-cracking. In the severe wear region, the wear rate of MZA is 10 5 mm^3/m and the dominant wear mechanism in this region is brittle fracture.     

Fabrication and mechanical properties of TiB2/ZrO2 functionally graded ceramics

Five layers were considered for the present TiB₂/ZrO₂ functionally graded ceramics and TiB₂/ZrO₂ functionally graded ceramics were prepared by hot-pressing. The first layer, marked as L₁, was composed of TiB₂–15vol%SiC. The L₂ layer was composed of TiB₂–15vol%SiC–10vol%ZrO₂. The L₃ layer was composed of TiB₂–25vol%ZrO₂ without addition of SiC, because 25vol%ZrO₂ was enough to densify TiB₂. The last two layers, L₄ and L₅, were composed of TiB₂–35vol%ZrO₂ and TiB₂–45vol%ZrO₂, respectively. Denser graded microstructures as well as the stronger interfaces were achieved for TiB₂/ZrO₂ functionally graded ceramics hot-pressed at 1900 °C. Due to the phase transformation of ZrO₂, the toughness of TiB₂/ZrO₂ functionally graded ceramics increased from ~ 4.3 MPa m^1/2 for the TiB₂-rich layer to ~ 8.9 MPa m^1/2 for the ZrO₂-rich layer. The effect of hot-pressing temperature on the toughness of TiB₂/ZrO₂ functionally graded ceramics was further investigated in detail.     

纳米结构ZrO2/SiO2粒子的逐层自组装及催化性

用自组装技术合成了以通过溶胶凝胶法得到的纳米ZrO2包覆的SiO2粒子,并研究了其作为固体超强酸的催化性能。样品采用TG-DTA,SEM,EDS,XPS和XRD进行了表征。结果表明:SiO2粒子表面的纳米ZrO2具有较好的均匀性和致密性,ZrO2的含量随覆盖层的增加而增多,纳米ZrO2具有四方相结构;SO42--ZrO2/SiO2固体超强酸具有较好的催化性及重复使用性。     

SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷磨损特性的研究

用磨损对比试验对无润滑条件下SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷的磨损特性进行了分析.结果表明,加入SiC/ZrO2纳米颗粒能明显改善MoSi2陶瓷的室温耐磨性,复合陶瓷磨损特性与SiC/ZrO2纳米颗粒在基体中的体积分数有关;加入ZrO2使复合陶瓷的磨损特征倾向于粘着磨损,加入SiCp则使复合陶瓷的磨损特征倾向于磨粒磨损.ZrO2含量较高的纳米复合陶瓷在磨损中期呈现更好的耐磨性,而SiCp对耐磨性的提高则体现在磨损的后期,纳米复合陶瓷的整体耐磨性由硬度和韧性共同决定.     

Selective laser sintering of polymer-coated Al2O3／ZrO2／TiC ceramic powder

A type of polymer-coated Al2O3/ZrO2/TiC ceramic powder was prepared. The laser sintering mechanism of polymer-coated Al2 O3/ZrO2/TiC powder was investigated by studying the dynamic laser sintering process.It is found that the mechanism is viscous flow when the sintering temperature is between 80 ℃ and 120 ℃, and it is melting/solidification when the temperature is above 120 ℃. The process parameters of selective laser sintering were optimized by using ortho-design method. The results show that the optimal parameters include laser power of 14 W,scanning velocity of 1 400 mm/s, preheating temperature of 50 ℃ and powder depth of 0.15 mm. A two-step posttreatment process is adopted to improve the mechanical properties of laser sintered part, which includes polymer debinding and high temperature sintering. After vacuum sintering for 2 h at 1 650 ℃, the bending strength and fracture toughness of Al2O3/ZrO2/TiC ceramic part reach 358 Mpa and 6.9 Mpa · m1/2 , respectively.     

Fe3Al/ZrO2复合材料海水腐蚀电化学行为

用电化学阻抗、极化曲线、扫描电镜等测试手段研究单相Fe3Al和Fe3Al／ZrO2复合材料的耐海水腐蚀性能。结果表明：浸蚀初期，材料的抗局部腐蚀能力由强到弱依次为单相Fe3Al〉Fe3Al（75 vol％）／ZrO2〉Fe3Al（50 vol％）／ZrO2，但随着浸蚀时间的延长，Fe3Al（50 vol％）／ZrO2复合材料的腐蚀速率下降较快；浸蚀30d后，其抗海水腐蚀性最好。