碳纤维增强可切削金云母微晶玻璃复合材料的制备及其特性

金云母微晶玻璃 KMg_3[AlSi_3O_(10)]F_2是一种脆性、可切削的陶瓷材料,经碳纤维增强制成复合材料(CPMC)后,其脆性和力学性能得到显著改善,而可切削性能保持不变。实验结果证明:金云母基体的缺口弯曲强度 S_b=11.26MPa,断裂韧性 K_(lc)=0.24MPa·m~(1/2),断裂功 W_F=145.9(?),而含碳纤维5.56%的 CPMC,其 S_b=47.10MPa,K_(lc)=1.1MPa·m~(1/2),W_F=2133.2(J/(m~2)),二者相比提高4至14倍。     

世界工程陶瓷发展现状

增强剂提高陶瓷零件的可靠性据认为,增强剂是韧化陶瓷的最有效措施,一些陶瓷基复合材料的断裂韧性高达30MPa·m~(1/2),比大多数铝合金(25～26MPa·m~(1/2))好一些,并且比部分稳定化的氧化锆(11～12MPa·m~(1/2))高得多。如果能够以适当的成本大最地生产这类材料,那么它在抗     

添加TiB2对Ti-B-C复相陶瓷性能的影响

在1800℃,35MPa的条件下热压烧结B4C/Ti(摩尔比1:3),得到了TiB2/TiC陶瓷材料.材料的弯曲强度和断裂韧性分别为454MPa和8.4MPa·m1/2.当材料中添加不同含量的TiB2时,发现显微结构中有棒晶出现,经X射线分析为TiB2.添加5%(体积比)TiB2时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别高达540MPa和10.8MPa·m1/2;而添加20%TiB2时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性下降到357MPa和8.19MPa·m1/2.经扫描电镜观察,添加5%TiB2的材料中棒晶数量明显,长度在10～40μm,气孔较少;而20%TiB2材料中的棒晶发育不充分,数量较少,并且存在大量的气孔.这说明一定数量的添加剂可以促进棒晶的生长和发育.原位形成的棒晶,使材料起到了自增韧的效果,大幅度提高了复合材料的力学性能。     

β′-α′-Sialon 二相陶瓷

采用一种新方法制备β′-Sialon 活性粉料,以 Y_2O_3和 Al_2O_3等为添加剂,经高温无压烧结,制得了β′-α′-Sialon 二相陶瓷。它的抗折强度室温时为564MN/m~2,1200℃时为450MN/m~2,硬度 HR_A 为92～93,断裂韧性K_(1c)为4.74MN/m~(3/2)。     

纤维补强微晶玻璃复合材料性能设计

在 Li_2O-Al_2O_3-SiO_2和 Li_2O-MgO-CaO-Al_2O_3-SiO_2系统中,对具有不同热膨胀系数(α)的烧结微晶玻璃基体作了研究。一些微晶玻璃基体能够同补强纤维结合得很好,适用于制备成碳纤维或 SiC纤维补强微晶玻璃复合材料。当微晶玻璃基体的α调节到比加入纤维的α稍低的范围内,复合材料的抗折强度和断裂韧性可达到满意的水平,F_b 为584MPa,K_(1c)为16.5MPa·m~(1/2)。实验结果作为纤维补强微晶玻璃复合材料性能设计原则,在上述系统中得到了验证。文中对微晶玻璃这类多相复合体热膨胀系数设计的理论依据作了讨论。     

碳纤维增强TiC复合材料的制备与高温强度

采用热压烧结工艺制备了碳纤维增强 Ti C复合材料 (2 0 vol%碳纤维 ) ,研究了热压烧结温度对力学性能的影响和碳纤维对复合材料高温强度的增强作用。结果表明 :采用球磨湿混工艺将易于团聚的短碳纤维均匀地分散在 Ti C基体中 ,Cf/ Ti C复合材料最佳热压烧结温度为 2 10 0℃ ,Cf/ Ti C复合材料的室温抗弯强度为 5 93MPa,断裂韧性为 6 .87MPa· m1 / 2 ,140 0℃时的高温抗弯强度为 439MPa。定量分析了碳纤维对复合材料的增强和增韧效果     

钢的屈服强度及平面应变断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率之关系的经验表达式

测定了5CrNiMo 及3Cr2W8V 钢的疲劳裂纹扩展速率 da/dN。讨论了钢的屈服强度σ_s 及平面应变断裂韧性 K_(1C)和 da/dN 之间的关系,提出了经验表达式:da/dN=A·(△K)~2/E·σ_s·(K_(1C)-K_(max))。根据一种热处理状态下的 da/dN/△K 关系便可计算获得同种钢在其它热处理状态下的 da/dN 值。     

SiC颗粒和Y—TZP强化增韧莫来石陶瓷

用碳化硅颗粒 SiC(p)、Y-TZP 作为补强剂,单一强化增韧莫来石陶瓷,其复合材料的力学性能获得一定程度的改善。在此基础上用 SiC(p)和 Y-TZP 共同强化增韧莫来石陶瓷,制备的 SiC(p)/Y-TZP/莫来石(M)复合材料室温强度达500MPa,韧性达6.1MPa·m~(1/2),室温至1000℃范围内,强度随温度升高下降很小。同时材料的抗热震性能得到显著改善。用 SEM 和 TEM 分析材料断口等显微结构,确定 SiC(p)/M复合材料中裂纹偏转和分支对强化增韧起主要作用;Y-TZP/M 复合材料中微裂纹增韧起重要作用。     

放电等离子烧结法制备牙科陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(SPS)法制备长石类牙科陶瓷,研究了烧结工艺对其性能的影响。结果表明,在压力30MPa,烧结升温速度100℃/min,烧结温度1120-1300℃下,SPS能够实现长石瓷的高密度烧结,断裂韧性达到1.4MPa·m1/2以上。     

耐氯化物腐蚀的00Cr20Ni45Mo12弹性合金的研究

研究了一种有优良的耐氯化物腐蚀性能和良好的冷热加工性能及一定的物理、机械性能的00Cr_(20)Ni_(45)Mo_(12)弹性合金。合金成分:≤0.03C、44.5～46.5％Ni、18—20％Cr、11～13％Mo、余Fe,以及Mn、Ti、Al、稀土等微量元素。合金经固溶处理后在 10％FeCl_3·6H_2O溶液中临界点蚀温度(C.P.T)约100℃;临界缝隙(6个缝隙)腐蚀温度(C.C.T)为35℃;在45％MgCl_2沸(155±1℃)U—型弯曲应力腐蚀试验中2656小时未裂。用本合金做膜盒制成0.5级单法兰液位变送器,现场考核使用寿命已达13个月以上,完全满足纯碱生产中测量仪表用弹性敏感元件的要求。合金制成弹性敏感元件,主要用于含有氯化物的介质中,此外,合金在一定浓度和温度的硫酸、硝酸、醋酸和磷酸中也有良好的耐腐蚀性能,可以扩大应用。     

TiN-Al2O3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al2O3粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al2O3复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al2O3材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al2O3基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al2O3材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m1/2提高到690MPa和5.1MPa·m1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10-3Ω·cm).     

Hydrogen-Induced Cracking of Two-Phase Alloy of Ni3Al＋NiAl

Hydrogen-induced cracking (HIC) of two-phase alloy of Ni_3Al+NiAl was in situ investigated using a WOL (wedgeopening-loading) constant deflection specimen in an optical microscopy and using a notched tensile specimen in scan-ning electron microscopy (SEM). Results showed that the threshold stress intensity of HIC was K_(IH)=15.7 MPa·m~(1/2),and (da/dt)Ⅱ=0.019 mm/h. For the uncharged specimen, microcrack initiated and propagated preferentially withinthe NiAl phase, resulting in cleavage fracture, but for the precharged specimen with hydrogen concentration of24.7×10~(-4)%, hydrogen-induced crack initiated and propagated preferentially along the Ni_3Al/NiAl interfaces, result-ing in interphase fracture.     

Ti-10V-2Fe-3A1合金固溶时效相转变及力学性能的研究

本文研究了Ti10V-2Fe-3Al合金在固溶水淬和冷却过程中的相转变。试验结果表明,固溶空冷可以使ωa相异常长大,固溶处理后ωa相的尺寸直接影响时效后αs相的弥散度和形貌。当αs相的纵横比由1:1变为6:1后,合金的断裂韧性值增加15MPa·m~(1/2)。     

新型复相陶瓷刀具材料的研制及切削可靠性研究

研制成功了国内外尚属空白的新型陶瓷刀具材料——碳化硅晶须(SiCw)增韧和碳化硅颗粒(SiCp)弥散补强Al_2O_3陶瓷刀具材料JX-2系列,其硬度为93.5～94.8HAA,抗弯强度为650～750MPa,断裂韧性为7.5～8.5MPa·m~(1/2),并且具有导热性好和成本低等优点。 对原料组分和热压烧结工艺进行了优化设计;证实了晶须和颗粒具有增韧补强的协同作用,根据能量耗散理论,建立了晶须桥联、拔出、裂纹偏转和微裂纹增韧的理论模型;详细研究了该陶瓷刀具材料的界面力学行为及其与材料力学性能的关系,研究了材料的界面作用机理;建立了Al_2O_3/SiCw/SiCp系陶瓷刀具材料界面结合强度L_f和断裂韧性K_(IC)的关系模型,据此可以实现复合陶瓷刀具材料的组分优化设计,缩短复合材料的研制时间。 深入研究了新型复相陶瓷刀具材料的切削性能及其磨损破损机理,并对刀具热磨损和热破损的机理进行了强激光热模拟;研究了该刀具材料力学性能、界面结合强度和刀具破损寿命的随机性,它们的分布规律均较好地服从威布尔分布,首次提出了用界面结合强度评价JX-2陶瓷刀具破损可靠性的新方法。     

钼钨含量和热处理对一种高温钛合金拉伸性能的影响

研究了具有不同β相稳定化元素(Mo,W)含量的TMW-1(K_β=5.5)钛合金和TMW-2(K_β=3.5)钛合金,经不同双重和三重退火处理后的室温和650℃高温拉伸性能。结果表明:经适当的热处理,在不损害室温塑性的情况下,TMW-1钛合金和TMW-2钛合金在650℃的拉伸性能均能达到近α钛合金在600℃的拉伸性能。为了保证合金650℃的拉伸性能,合金中β稳定化元素(Mo,W)含量应使β稳定化系数K_β保持在3.0-3.5为宜。     

Cu-Mo-C在TiO上的润湿性研究

研究了Cu在一氧化钛上的润湿及Mo、C的加入对其润湿性的影响。结果表明Cu在一氧化钛上的润湿属非反应型润湿,但存在相间溶解。纯Cu在一氧化钛上的润湿性较差,在真空条件下1083～1450℃接触角为120～68°。Cu中加入Mo、C,在润湿过程中Mo、C在TiO/Cu界面富集,并形成Mo、C与Ti(C、O)的固溶体混合物,可显著改善润湿。加入Mo、C2％以上,其接触角降至20°以下     

多孔Mo2C/C复合陶瓷材料的制备及吸附性能

以碳化后的松木作为碳模板、金属钼粉作为钼源、硝酸铁作为催化剂制备多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料.研究催化剂含量、反应温度和保温时间对多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料物相组成和显微结构的影响,并探索了材料对CO2的吸附性能.结果表明:与不加催化剂相比,添加4％(质量分数)的催化剂可促进材料中Mo2 C的生成,其形貌主要为树枝状;而加入过量催化剂会导致生成的Mo2 C晶粒团聚.1150℃的烧成温度及保温4 h的条件有利于材料中Mo2 C的生成,制备的多孔Mo2 C/C复合陶瓷材料具有优异的CO2吸附性能,其吸附量为52 cm3·g-1.     

励磁电机用变换器材料研究

本文研究用卧式水平连铸法生产0.06～0.10％Ag-Cu合金线坯,经12个拉伸道次从φ15mm可拉伸成小工字型材,具有氧含量为45ppm,导电率(IACS)>97％,布氏硬度HB=103～107,屈服强度σ_b≥460N/mm~2,软化温度(t℃)>280℃和高温强度(290℃)27～28N/mm~2,是制造励磁电机中变换器的理想材料。     

SiC纤维补强微晶玻璃基复合材料

本文通过 Nicalon SiC 纤维对铝硅酸锂(LAS)微晶玻璃的补强,发现 SiC 含量为30 v.-%时复合材料具有最佳力学性能,抗折强度和断裂韧性分别高达502 MPa 和10.2MP·m~(1/2)。在1000℃,复合材料的抗折强度高达480 MPa。     

碳纤维表面涂覆氧化物膜的研究

采用溶胶-凝胶工艺在预处理的碳纤维表面涂覆了SiO_2与Li_2O-Al_2O_3-SiO_2(LAS)膜。研究了纤维表面的不同预处理及溶胶性质对溶胶与碳纤维润湿的影响。借助扫描电镜观察了涂膜前后碳纤维的表面形貌。研究表明:所得氧化物膜与碳纤维结合良好,膜厚约≤1μm。由溶胶-凝胶工艺制的LAS/C_1复合材料,其断裂强度与韧性分别为615MPa与18.5MPa·m~(1/2)。