多孔氮化硅/碳化硅复合材料制备的反应机理分析

为了探索碳热还原法制备多孔氮化硅/碳化硅(Si₃N₄/SiC)复合陶瓷材料在高温阶段的反应机理,采用固化的酚醛树脂为碳源,通过热解产生具有反应性的碳,使之在1300-1780℃等不同温度下与表面包裹的氮化硅粉反应,氩气为保护气氛.通过对试样的XRD、TEM分析和显微结构观察,结合反应的热力学和动力学结果计算推测,树脂裂解碳与Si₃N₄反应生成SiC的机理主要为Si₃N₄分解生成Si(l)与C进一步发生的液-固反应,和Si(l)与反应过程中的中间产物CO(g)之间发生的液-气反应.其他还包括C与Si₃N₄间直接进行的固-固反应;C与Si₃N₄表面的SiO₂间的气-固反应以及由SiO(g)、Si(g)参与的气-固反应.树脂裂解碳与Si₃N₄从1400℃左右开始发生反应形成SiC,温度升高对SiC层的生长有促进,保温时间的延长对SiC层的生长厚度影响较大.     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Al_2Si_2O_8-Y_2Si2_O_7体系环境屏障涂层的制备与抗水氧腐蚀性能表征

采用溶胶-凝胶法合成了Ba0.5Sr0.5Al2Si2O8(BSAS)-Y2Si2O7粉体,并以2DCf/SiC为基体,采用浆料涂覆工艺在其表面制备了BSAS-Y2Si2O7环境屏障涂层,表征了涂覆与未涂覆BSAS-Y2Si2O7涂层Cf/SiC复合材料的抗水氧腐蚀性能。结果表明:在高纯氩气保护下,经1450℃高温烧结3h,可在Cf/SiC试样表面制备致密的BSASY2Si2O7涂层;在1250℃、50%H2O-50%O2、常压静态气氛下腐蚀200h后,涂覆BSAS-Y2Si2O7涂层的Cf/SiC试样的质量基本不变,基体中的纤维得到了很好的保护,所制备的BSAS-Y2Si2O7涂层具有较好的抗水氧腐蚀性能;同时,BSAS-Y2Si2O7涂层也表现出裂纹自愈合能力;与之相比,未涂覆BSAS-Y2Si2O7涂层的Cf/SiC试样的失重较为明显,基体中的纤维已经完全被水氧环境所侵蚀。     

燃烧合成Si3N4和SiC复相材料的相稳定性热力学分析

为了提高Si3N4产率和降低成本,采用硅粉、氮气作为原料,碳、二氧化硅作为稀释剂,卤化铵作为化学激励剂,通过机械活化和化学激励法燃烧合成制备Si3N4和SiC复相原料。热力学分析表明:特定的工艺条件下氧化硅和碳替代氮化硅作为稀释剂,当氧化硅和碳含量约30wt%时,能得到氮化硅和碳化硅复合陶瓷粉体。以碳的活度为1计(ac=1),燃烧合成时两者稳定共存的温度为1647K;同时,增大氮气压力和降低氧分压是硅粉完全氮化的条件,而不宜提高合成温度。当满足特定工艺条件时(原料加入量为9%Si3N4及15%淀粉和SiO2的混合物、氮气压力大于3MPa、5小时磨研),燃烧合成产物的主晶相为Si3N4、SiC和Si2N2O,而无游离硅,此产物是烧结Si3N4和SiC复合陶瓷或制备Si3N4结合SiC耐高温材料的理想原料。     

O＇-Sialon-BN复合材料在钢液中的侵蚀机理

研究了O＇-Sialon-BN复合材料在钢液中侵蚀的热力学和动力学过程,结果表明,O＇-Sialon-BN侵蚀的主要原因是钢液中的[Mn]与试样晶粒间少量玻璃相中的SiO2发生化学反应生成MnO-SiO2-A12O3低熔点渣相并溶解;同时.钢液中的[O]与试样中的O＇-Sialon反应生成SiO2和A12O3,产物SiO2又被钢液侵蚀掉;但BN不易与钢液反应因此,BN晶粒在侵蚀层内壁聚集,逐渐形成较厚的扩散层,阻碍了试样在钢液中侵蚀反应的进行O＇-Sialon BN复合材料抗钢液侵蚀的动力学分为两段控制:前期由界面化学反应控制,后期由扩散控制,由此分别得出相应的侵蚀速度方程。     

等离子喷涂法制备炭/炭复合材料硅酸钇涂层研究

采用等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying,APS)法在炭/炭复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了硅酸钇涂层。分别采用XRD和SEM分析了所得涂层的微观结构,并测试了带有SiC/硅酸钇复合涂层的炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:通过调节喷涂粉料中的SiO2和Y2O3的摩尔比,可制得Y2SiO5、Y2Si2O7、Y2Si2O7/Y2SiO5和Y4Si3O12/Y2Si2O7/Y2SiO5四种不同结构的硅酸钇涂层;1500℃氧化73h后,SiC/Y4Si3O12/Y2Si2O7/Y2SiO5涂层试样的氧化失重速率相对较低,仅为1.01×10-4g.cm-.2h-1。     

O‘—Sialon—BN复合材料在钢液中的侵蚀机理

研究了O'-Sialon-BN复合材料在钢液中侵蚀的热力学和动力学过程。结果表明,O'-Sialon-BN侵蚀的主要原因是钢液中的[Mn]与试样晶粒间少量玻璃相中的SiO2发生化学反应生成MnO-SiO2-Al2O3低熔点渣相并溶解;同时,钢液中的[O]与试样中的O'-Sialon反应生成SiO2和Al2O3,产物SiO2又被钢液侵蚀掉;但BN不易与钢液反应,因此,BN晶粒在侵蚀层内壁聚集,逐渐形成较厚的扩散层,阻碍了试样在钢液中侵蚀反应的进行。O'-Sialon-BN复合材料抗钢液侵蚀的动力学分为两段控制：前期由界面化学反应控制,后期由扩散控制,由此分别得出相应的侵蚀速度方程。     

齿科微晶玻璃的腐蚀机理及溶胶-凝胶防腐蚀涂层研究

利用体外试验方法以及SEM／EDAX、ICP、FTIR等分析技术，对氟硅碱钙石(fluorcanasite,K2Na4Ca5Si12O30F4)齿科微晶玻璃的腐蚀机理，以及溶胶-凝胶Al2O3，、TiO2及ZrO2涂层改善微晶玻璃抗侵蚀的效果进行了比较分析．研究表明，口腔溶液对该齿科微晶玻璃的侵蚀源于溶液中的H3O 离子与微晶玻璃表面的Na 及K 发生迅速的离子交换，从而形成结构疏松的表面富SiO2层，其Si-O网络进而被H2O分子所断开，使SiO2以可溶性硅胶形式溶解于溶液中．此反应导致大量的表面结构缺陷，从而降低了材料的强度和使用寿命。浸泡25天后微晶玻璃表面最终的反应产物是一层低结晶度的颗粒状碳酸羟基磷灰石Cal0(PO4)6(2OH-，CO3^2-)．溶胶-凝胶A12O3涂层具有显著的改善齿科微晶玻璃抗唾液腐蚀的作用。     

Ti_3SiC_2/SiC惰性阳极材料在Al电解中的电化学腐蚀速率

Ti3SiC2/SiC是工业熔盐铝电解生产中的主要阳极材料,当前对其电化学腐蚀研究报道不多。采用原位热压法制备了不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC复合材料,研究了其在电解铝中的电化学腐蚀行为,并利用XRD和SEM进行了腐蚀产物和微观形貌分析。结果表明:SiC的含量对Ti3SiC2/SiC复合材料的腐蚀速率有较大的影响;Ti3SiC2/3SiC的腐蚀速率最小;阳极腐蚀产物主要是TiO2和少量的SiO2,其表面形成了一层致密的TiO2氧化膜,有效阻止了氧原子向基体扩散,组成为Ti3SiC2/3SiC的表面氧化膜致密度高,腐蚀程度最小;SiC的含量影响氧化膜的表面结构,进而影响着复合材料在电化学腐蚀中的抗腐蚀性能。     

金刚石表面形成Ti3SiC2的反应机理

采用Ti、Si、TiC、金刚石磨料为原料,通过放电等离子烧结(SPS),制备了Ti3SiC2陶瓷结合剂金刚石材料.研究结果表明,Ti-Si-2TiC试样经SPS加热的过程中位移、位移率和真空度在1200℃时发生明显变化,表明试样发生了物理化学变化.XRD分析结果表明1200℃时试样发生化学反应生成了Ti3SiC2.随着温度升高,试样中Ti3SiC2含量逐渐增加.当烧结温度为1200℃、1300℃、1400℃和1500℃时,产物中Ti3SiC2含量分别为65.9%、79.97%、87.5%和90.1%.在Ti/Si/2TiC粉料中添加适量的金刚石5%和10%进行烧结,并未抑制Ti3SiC2的反应合成.SEM观察表明,金刚石与基体结合紧密,同时其表面生长着发育良好的Ti3SiC2板条状晶粒.提出了一种金刚石表面形成Ti3SiC2的机制,即金刚石表面的碳原子首先与周围的Ti反应生成TiC,然后TiC再与Ti-Si相发生化学反应,生成Ti3SiC2.     

Sialon-SiC材料的氮化热力学研究

以金属Al粉、Si粉、SiO2 粉及SiC颗粒为原料 ,在常压氮气及 14 5 0℃～ 15 5 0℃的氮化烧结条件下 ,可获得以 β Sialon为结合相的Sialon SiC复相材料。研究结果表明 :凝胶注模坯体经脱脂处理后可形成贯通的微小孔隙 ,提供了氮气进入坯体的通道 ,使氮化反应充分进行。控制氮化温度为 14 5 0℃～ 15 5 0℃及氧分压PO2 为 10 - 1 8.8～ 10 - 1 7.6 MPa,可使金属Al形成AlN及Al2 O3,成为β Sialon物相组成Si3N4 Al2 O3 AlN SiO2 所需的成分。尽管氮化试验的气体中氧分压远大于 10 - 1 7.6 MPa ,使部分AlN氧化为Al2 O3和N2 ,但氧化过程产生的N2 又使坯体该部位孔隙中的氮分压提高、氧分压降低 ,使Al2 O3与AlN达到热力学共存状态。     

Nd对AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

用金相显微镜、扫描电镜和静态质量损失法对AZ91-xNd镁合金(x=1.1%,1.4%,1.9%)的微观组织和腐蚀性能进行表征,研究了Nd对AZ9l镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:稀土Nd的添加明显细化了合金的组织,使半连续网状β(Mgl7Al12)相变为细小的长条状,且分布更加均匀.在合金中还生成了颗粒状...     

AZ91D镁合金在NaHCO_3薄液膜下的腐蚀行为

镁合金大气腐蚀的研究十分重要,而目前有关侵蚀性离子HCO_3~-在薄液膜下对镁合金腐蚀行为的研究报道较少。通过阴极极化曲线和电化学阻抗谱研究了AZ91D镁合金在NaHCO_3薄液膜下的腐蚀行为,详细讨论了液膜厚度、NaHCO_3浓度和时间等参数的影响,并用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)进行了表征。结果表明:随着液膜厚度的降低,阴极和阳极过程均受到限制,AZ91D镁合金腐蚀速率变小;NaHCO_3浓度增加会加剧AZ91D在薄液膜下的腐蚀;浸泡24.0 h后,本体溶液中腐蚀表现为均匀腐蚀,主要腐蚀产物为MgCO_3和Al_2O_3,而薄液膜下则表现为局部腐蚀,主要腐蚀产物为MgCO_3,Al_2O_3,MgCO_3·2H_2O和Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·5H_2O。     

SRB对AZgl镁合金在两种培养基中腐蚀行为的影响

采用浸泡法、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了硫酸盐还原菌(SRB)在两种培养基中,对AZ91镁合金腐蚀行为的影响及其腐蚀机理.结果表明:在培养温度为(30±1)℃的条件下,SRB可以在AZ91表面附着、生长并形成生物膜,生物膜的存在抑制了AZ91的腐蚀.AZ91在含硫酸亚铁铵和维生素C的培养基中所形成的...     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

稀土元素(La,Ce)对镁合电偶腐蚀的影响

针对镁合金化学和电化学活性较高,与其他金属材料接触时易产生电偶腐蚀的特点,主要研究了其电偶腐蚀特性及环境因素的影响规律.采用电化学方法通过测定电偶电流密度,研究了添加约1%混合稀土RE(45%La,50?)的AZ91合金在NaCl溶液中与A3钢、紫铜偶接时的电偶腐蚀行为,探讨了溶液中氯离子浓度、偶接金属种类以及阴阳极面积比对电偶电流密度JgMg的影响.结果表明:Cl-浓度增大,JgMg变大;阴阳极面积比越大,JgMg也越大;偶接金属A3钢比紫铜更易促进镁合金的腐蚀;稀土La,Ce的添加使电偶腐蚀有效距离变窄.     

镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的初步研究

空气中由于AZ91D镁合金耐腐蚀性差,影响实际应用.为了弄清腐蚀原因,增加应用效果,作者利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D镁合金表面微弧氧化膜的形貌、结构和相组成,并对氧化膜的耐蚀性作了初步试验分析.研究表明,AZ91D微弧氧化膜呈3层结构,外层氧化膜存在一些孔洞;中间层氧化膜疏松、具有较大厚度;内层氧化膜与基体金属结合紧密.氧化膜主要由MgO,MgSiO3,MgAl2O4,Mg3(PO4)2组成.经1周3%NaCl溶液浸泡试验,结果表明微弧氧化膜可以较大程度地提高AZ91D镁合金的耐蚀性,但氧化膜表面富含Si,P的颗粒是易发生腐蚀的电化学活性点,导致氧化膜发生局部腐蚀.     

镁合金表面喷铝防腐蚀层的微观组织分析

在AZ91D镁合金表面热喷铝，用以提高其表面的耐腐蚀性能。采用SEM，EPMA等方法对AZ91D表面喷铝扩散层的组织进行了仔细的观察与分析，发现在防腐蚀层上有大量的Mg17Al12相存在，且呈决状及非连续片状分布。经显微硬度测定，喷铝层硬度较镁合金基体高；腐蚀后这种相凸出于基体，比镁合金基体有较好的耐腐蚀性能。     

SiCw/AZ91镁基复合材料的时效行为研究

本文采用显微硬度计、绝热型比热测定仪和SEM对AZ91镁合金以及SiCw/AZ91镁基复合材料进行了时效显微硬度测定、连续升温比热测定以及时效组织观察.并分析了时效温度、时效时间对析出组织的影响.结果表明:经时效处理,上述两种材料的显微硬度均有提高;复合材料的比热曲线类似镁合金的比热曲线;复合材料的时效组织只在200℃到225℃温度区间的时效过程中出现,其形貌类似于连续析出组织.      

AZ91 Magnesium Alloy/Porous Hydroxyapatite Composite for Potential Application in Bone Repair

AZ91/HA composite was prepared by AZ91 magnesium alloy and porous HA using squeeze casting method.The microstructure and mechanical property of the AZ91/HA composite were studied. The results show that the molten AZ91 alloy completely infiltrated the preform without destroying the porous structure of the HA preform. The compressive strength of AZ91/HA composite increased significantly compared with that of the porous HA. The immersion test indicated that AZ91 alloy shows a lower corrosion resistance and is easier to be corroded in comparison with HA.     

激光熔化镁合金凝固组织及腐蚀行为

采用Nd:YAG毫秒脉冲激光器,在高纯氩气保护下扫描AZ91D镁合金样品,采用X射线衍射仪(XRD),光学显微镜,扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM)等对处理后镁合金表面形貌、组织、成分进行研究。使用模拟改性体液和质量分数为3.5%的NaCl溶液对实验样品进行腐蚀,观察腐蚀表面并计算材料腐蚀率。结果表明:在相同腐蚀时间下,与未被处理样品相比,激光处理后镁合金由于其显微组织中细化的α-Mg相与β-Mg_(17)Al_(12)相,及选择性气化现象和基体合金化学成分共同导致表面Al元素富集提高了表层的抗腐蚀性能;通过测算激光熔化区枝晶晶胞尺寸与冷却速率的关系得到其凝固方程。