Si_3N_(4p)-SiC_w/MoSi_2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨。结果表明:复合材料中的SiC晶须和Si3N4颗粒的加入可大幅提高其抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度;弥散强化和细晶强化是复合材料强度提高的主要机制,抗弯强度达到427 MPa;通过晶粒细化、裂纹偏转和分叉等机制的综合作用使复合材料增韧,室温断裂韧度达到10.4 MPa.m1/2。     

(LaNbO4+ZrO2)/MoSi2 复合陶瓷的显微组织及韧化机理

利用热压法制备了(LaNbO4 ZrO2)/MoSi2复合陶瓷材料,通过扫描电镜、图像分析仪、X射线衍射仪分析了其显微组织、物相和断裂特征,测算了其显微硬度、晶粒尺寸、孔隙率和断裂韧度.结果表明:该复合材料与单相MoSi2相比,其晶粒明显细化,致密性很好,硬度值略有增大;LaNbO4、ZrO2颗粒的协同复合作用引起断裂机制由穿晶断裂为主向沿晶断裂为主转变,使复合材料的韧性显著提高,这主要与晶粒细化、致密性提高、ZrO2纳米颗粒的相变增韧、裂纹偏转、微裂纹区增韧以及LaNbO4应力激发的畴结构切换增韧机制有关.     

原位SiC颗粒对SiCP/MoSi2室温断裂韧度的影响

以钼、硅、碳粉末为原料,采用湿法混合和原位反应热压一次复合工艺制备了MoSi2以及含不同体积分数原位SiC颗粒的SiCP/MoSi2复合材料,并研究了原位SiC颗粒对该材料室温断裂韧度的影响.结果表明:复合后的SiCP/MoSi2室温断裂韧度大幅度提高,原位SiC颗粒可以细化MoSi2基体晶粒,减少和消除脆性的SiO2玻璃相,并阻碍SiCP/MoSi2复合材料断裂时的裂纹扩展而造成裂纹的偏转和桥接.     

多相强韧化MoSi2基复合材料的制备及性能

采用热压烧结技术制备了含有多种强韧相的MoSi2基复合材料,研究了强韧相的数量和含量对复合材料性能的影响;探讨了多相强韧化MoSi2基复合材料的强韧化机理。结果表明:多相强韧的MoSi2基复合材料性能要好于单相强韧的复合材料,而两相强韧复合材料性能要优于三相强韧的;两相强韧的(5%SiC+5%Nb)复合材料综合性能较优;多相复合材料的强化机理主要为各强韧相的细晶强化和弥散强化的复合作用;韧化效应可能是各强韧相的相变韧化、微裂纹、裂纹偏转以及细化晶粒等机制的综合作用结果。     

自蔓延原位合成TiC/MOSi2复合材料及其力学性能

以钼、硅、钛和碳粉为原料,采用自蔓延原位合成技术制备了不同体积分数TiC强韧化的MoSi2基复合材料,研究了TiC颗粒对MoSi2基体材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:TiC颗粒均匀分布于MoSi2基体中;TiC体积分数为30%时,TiC/MoSi2复合材料硬度、抗弯强度和断裂韧度分别达到15.02 GPa、366 MPa和6.26 MPa·m1/2,比纯MoSi2分别增加61.5%、26.8%和150%;复合材料的断口表现为沿晶断裂和准解理断裂的混合形式,其强化机制是细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化.     

载荷对MoSi_2/Si_3N_4配对副高温磨损性能的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃、0.126 m/s滑动速度以及不同载荷条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对MoSi2/Si3N4配对副磨损表面进行了分析.结果表明:MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃高温滑动时,MoSi2的摩擦因数随载荷的增大而降低,其磨损率则呈上升的趋势;随着载荷的增加,MoSi2的磨损机制依次表现为氧化、粘着、研磨和疲劳断裂.Si3N4盘的主要磨损形式为粘着和氧化,氧化增重引起其磨损率为负值.     

无压烧结原位合成制备WSi_2/MoSi_2复合材料及其性能

以钼、硅、钨粉为原料,利用无压烧结原位合成技术制备了不同成分的WSi2/MoSi2复合材料,研究了原位生成的WSi2含量对该复合材料显微结构和力学性能的影响。结果表明:制备的复合材料中除含有以固溶形式存在的WSi2、MoSi2相以外,还有微量的(MoyW1-y)5Si3相;复合材料的力学性能较纯MoSi2的有大幅度提高,其中含20%WSi2复合材料的性能最好,1 000℃的抗弯强度和室温断裂韧度分别为367.3 MPa和7.87 MPa.m1/2;复合材料的强化机制为第二相颗粒强化和固溶强化,韧化机制为第二相颗粒增韧和裂纹偏转。     

Si_3N_4/SiC(N)纳米复相陶瓷的制备与性能研究

采用极性分散剂和超声分散技术 ,在微米Si3 N4基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Si3 N4/SiC(N)纳米复相陶瓷。研究结果表明 :加入SiC纳米颗粒可显著降低烧结温度 ,阻止 β Si3 N4晶粒的过度生长 ,细化晶粒组织 ,提高复合陶瓷材料的致密度和机械性能 ;含 15wt%SiC纳米颗粒的复相陶瓷具有最佳断裂韧度和较高抗弯强度 ,可作为高速切削刀具和模具的候选材料。     

纳米ZrO2/SiC-WSi2/MOSi2复相陶瓷的显微结构与耐磨性

将纳米ZrO2和SiC颗粒与微米WSi2／MoSi2颗粒进行球磨分散、混合，通过热压烧结制备ZrO2／SiC-WSi2／MoSi2复相陶瓷，研究了它的显微结构与耐磨性并与MoSi2材料进行了对比。结果表明：SiC、ZrO2纳米颗粒的复合化以及钨的合金化能使复相陶瓷晶粒细化，复相陶瓷的硬度较MoSiz陶瓷明显提高，耐磨性优于MoSiz陶瓷，磨损机制主要为粘着磨损兼有疲劳微断裂。     

c-BN增强(Ti,W)C基复合金属陶瓷刀具材料的研制

采用热压烧结制备了不同亚微米级c-BN含量的(Ti,W)C基复合金属陶瓷刀具材料,用热场发射扫描电子显微镜及能谱仪、透射电子显微镜和X射线衍射仪对材料的微观组织结构和力学性能进行了研究。结果表明:添加c-BN可改善材料的力学性能,当c-BN含量为1.5wt%时,(Ti,W)C基复合金属陶瓷刀具的性能最优,其抗弯强度达到917MPa,断裂韧性为9.27MPa·m~(1/2),维氏硬度为20.64GPa;适量c-BN可起到细化晶粒、减少气孔缺陷和提高致密度的作用,复合材料由沿晶断裂为主转变为穿晶断裂为主;在c-BN复合(W,Ti)C基金属陶瓷刀具材料中,主要的增韧补强机理有晶粒细化、颗粒桥联、裂纹偏转和裂纹分叉。