热压烧结制备Al2O3/TiCN-Ni-Ti陶瓷复合材料的组织与性能

采用真空热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷基复合材料,采用X射线衍射与扫描电镜分析材料的物相组成和显微结构,研究烧结工艺对材料物相组成、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Ni和Ti的添加显著提高复合材料的强度和韧性;温度小于1 600℃时,复合材料的力学性能随热压温度的升高而升高;温度高于1 600℃时,温度升高及保温时间延长不仅会导致Al2O3晶粒的异常长大和Ti(C,N)的分解,而且会使Ni发生聚集现象,复合材料的力学性能下降;当烧结温度为1 600℃、保温时间为30 min时,制备的Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合材料的力学性能最佳,其相对密度达到99.4%,抗弯强度为820 MPa,断裂韧性达到9.3 MPa.m1/2。     

Mechanical and dielectric properties of Ni/Al2O3 composites

Ni/Al2O3 composites were prepared by hot pressing approach. The relationship between their microstructure, mechanical, dielectric and magnetic properties with Ni particle content was studied. By increasing the amount of metal in the composite, the relative density and the bending strength decrease gradually. The possible reason is that non-wetting between Ni and alumina in the preparation results in weak adhesion of the Ni/A; interface. For the composites, the maximum fracture toughness is 6.4 MPa. m^1/2, which is about 25% higher than that of pure alumina ceramic. The increase in toughness of the Ni/Al2O3 composites is due to the deformation of nickel particles. The complex dielectric constant measurements indicate that the real part and the imaginary part increase greatly with the Ni content in the frequency range of 8.2-12.4 GHz. The real part and the imaginary part of complex permeability of the composites also increase with increasing Ni content.     

Microstructure development in hot-pressed silicon carbide: effects of aluminum,boron, and carbon additives

SiC was hot-pressed with aluminum, boron, and carbon additives. The Al content was modified either to obtain SiC samples containing a continuous Al gradient, or to vary the average Al content. In both cases, it was found that increasing Al content resulted in decreased number density but dramatically enhanced aspect ratio of the elongated SiC grains. Amorphous-to-crystalline transformation was also confirmed in grain boundary films when Al content exceeded 4 wt%. In addition, increasing Al decreased the degree of cubic-to-hexagonal SiC phase transformation. Similar processing and characterization were done with modified boron and carbon average contents. The systematic experiments demonstrated that boron and carbon promoted formation of elongated grains through promoting 3C-to-4H SiC phase transformation during hot pressing. The experiments also clarified the mechanical property responses to microstructural modification. Tailoring of the SiC microstructure to suit different applications would be possible.     

C/C复合材料与镍基高温合金连接接头的力学性能和微观结构

采用Ni、Si粉末作中间层连接材料,利用真空热压工艺成功制备C/C复合材料与镍基高温合金(GH3128)的连接样件。并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究连接温度对其连接接头力学性能和微观结构的影响规律。结果表明,随着连接温度的升高,不仅接头中间层的元素分布更加均匀,而且接头的剪切强度也随之明显增大。当连接温度为1160℃时,连接接头的剪切强度可达12.6MPa。     

Al_2O_3-(Ti,W)C-SiC_W陶瓷材料的工艺性能

研究了Al2O3－（Ti，W）C—SiCw陶瓷材料的工艺性能．进行了晶须含量、热压温度、时间及热压压力四因素三水平L9（34）正交实验．分析了这些因素对复合材料的致密度、硬度、抗弯强度及断裂韧性的影响，从中获得了抗弯强度及断裂韧性最佳时的工艺参数。     

THE ALLOYING BEHAVIOR OF BORON AND CARBON INNi_3Al

ＴＨＥＡＬＬＯＹＩＮＧＢＥＨＡＶＩＯＲＯＦＢＯＲＯＮＡＮＤＣＡＲＢＯＮＩＮＮｉ３Ａｌ①ＺｈａｎｇＹｕｎ，ＨｕａｎｇＪｉｎ，ＬｉｎＤｏｎｇｌｉａｎｇＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｏｆ...     

反应等离子喷涂Ni3Al涂层的组织与性能

为了满足高温热防护的需求,采用等离子喷涂技术制备Ni3Al复合涂层,并详细研究了涂层的组织结构、结合强度、热震性能及高温抗氧化性能。结果表明,由于Ni、Al粉体之间接触充分,喷涂过程中,完全反应生成了Ni3Al中间相,并放出大量的热,涂层与基体呈微冶金结合,结合强度较普通镍包铝涂层高30%~40%,并具有良好的抗热震性和高温抗氧化性能     

非晶颗粒增强纯铝基复合材料的组织与性能

采用机械合金化制备了Al70Ni17Ti13非晶粉末,在450℃下采用无压烧结-热压工艺烧结制备了铝基复合材料,研究了不同含量的非晶粉末的加入对纯铝基复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明:复合材料的硬度随着增强体含量的增加逐渐增加,但其抗拉强度随着增强体含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。复合材料的显微硬度由纯铝的46 HV0.01提高到195.3 HV0.01,效果显著。当非晶粉末颗粒体积分数为10%时,抗拉强度达到最大值为196.6 MPa,相比纯铝抗拉强度性能提升了113%。当非晶粉末颗粒体积分数为15%时,复合材料的耐蚀性能最佳。     

层状Al/Ni含能结构材料的放热性能与毁伤效应

为了获得较高力学性能和释能密度,采用电沉积及热压复合法制备了层状Al/Ni含能结构材料。研究了热压温度对Al/Ni含能结构材料放热性能的影响,并通过打靶实验获得了不同发射速度下含能破片对双层靶板的毁伤效果。结果表明:随着热压温度的升高,Al/Ni界面反应扩散加剧,导致放热量从898J/g降低至782J/g。高速撞击作用下,Al/Ni含能破片发生了剧烈的爆燃反应,对双层靶板有显著的毁伤效应。当含能破片撞击速度从1241 m/s增加到1478 m/s时,主靶板穿孔尺寸几乎不变,后效靶板的毁伤区域明显增大。     

低温球磨制备块体纳米晶7050铝合金的组织和性能研究

采用低温球磨、热等静压和挤压等工艺制备了块体纳米晶7050铝合金。分别利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对制备铝合金的微观组织和断口形貌进行了观察,并对该铝合金的化学成分、密度、硬度和拉伸性能进行了测定。结果表明,制备的块体纳米晶7050铝合金的平均晶粒尺寸为100~200 nm,密度为2.76 g/cm3,HV显微硬度为1184 MPa。抗拉强度和延伸率分别为412 MPa和5.2%。经时效处理后,材料的拉伸性能虽有所提高,但仍低于传统7050铝合金。分析认为,由于雾化参数和球磨参数的选取欠合理,导致了薄片状粉体的产生。而薄片状的形貌又使得粉体不能有效充填包套,最终得到的块体材料致密度低,内部缺陷较多。这些缺陷使得块体材料内部的晶粒(或颗粒)之间形成弱界面连接,降低了材料的拉伸性能。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的芯-壳显微结构与性能研究

以TiC、TiN为原料,Ni、Co为粘结剂,WC、Mo2C、TaC、C、Cr3C2为添加剂,采用真空热压烧结工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料。借助于SEM、EDS和XRD分别分析其显微结构、组成和物相,并测试其性能。结果表明:按配方(质量分数,%):TiC:41.2,TiN:10,Ni:7,Co:7,Mo2C:12,WC:15,TaC:6,Cr2C3:0.8,C:1配料,在1450℃,30MPa热压制得的试样晶粒细小,具有完整的芯-壳显微结构。其主要性能为:相对密度99.12%,维氏硬度22.74GPa,断裂韧性10.1MPa·m1/2,抗弯强度1192.83MPa。     

纤维及颗粒增强Al/Ti叠层复合材料制备方法和性能研究

Al/Ti叠层复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度和高抗冲击性的优异性能,是一种理想的轻质高强材料,但是金属间化合物Al3Ti的脆性限制了其实际应用。通过复合纤维、陶瓷颗粒可以降低Al3Ti的脆性,提高Al/Ti叠层复合材料的强度和韧性,使其在航空航天、武器装甲等领域具有广阔的应用前景。本文简述了部分典型纤维、陶瓷颗粒增强Al/Ti叠层复合材料的制备方法,比较了不同材料和制备方法的优缺点。提出了碳化硼(B4C)增强Al/Ti叠层复合材料的可行方法,并采用真空热压法制备了0.2 mm厚的B4C薄片强化的Al/Ti叠层复合材料,该方法通过B4C薄片直接承载吸能和形成硬度梯度诱导裂纹偏转的方式强化基体,使其冲击韧性达到89 J/cm2,抗弯强度可达756 MPa,相较基体分别提高51%和38%。     

热压原位合成TiC-xNi复合材料的组织与性能

以钛粉、石墨、钼粉和镍粉为原料,热压原位合成TiC-xNi复合材料。研究碳钛比及镍含量对热压原位合成TiC-xNi复合材料的组织和力学性能的影响。用扫描电镜和X射线衍射仪对复合材料的组织和物相组成进行分析,测试复合材料的致密度、硬度和抗弯强度。结果表明,热压原位合成的碳化物颗粒比较细小,尺寸为0.5~4μm。碳钛比及镍含量对最终产物的相组成没有影响。随碳钛比的增大(从0.9增大到1.0),热压合成TiC-xNi复合材料的组织变得复杂,出现了亮环形组织、亮核/环形结构组织和灰核/环形结构组织,且碳化物颗粒和粘结相的边界平直化。随着镍含量的增加,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度都有所降低,碳钛比对复合材料的致密度和硬度影响不大,但抗弯强度随碳钛比的增大明显减小。热压原位合成TiC-xNi复合材料的弯曲断口以沿晶断裂为主,40vol%TiC-Ni复合材料的断口中还出现了一些撕裂棱。     

反应热压制备FeAl/TiC复合材料的研究

采用元素混合粉反应热压工艺制备了FeAl/TiC复合材料。研究了TiC含量、粘结相成分、以及反应热压工艺对致密化过程和力学性能的影响。结果表明,复合材料的密度随TiC含量的增加而减小,硬度和抗弯强度随TiC体积分数的增加而出现峰值,Al含量的增加有利于致密化,但因引入过多的氧化夹杂和热空位而导致力学性能的恶化。热压温度、压力等制度也对材料的制备和性能有一定影响。     

Zr掺杂对碳化硼晶格结构的影响

采用热压制备方法就掺杂０．５％Ｚｒ（原子分数）对Ｂ４．３Ｃ晶格结构的影响进行了研究。ＸＲＤ分析表明，样品中形成了Ｂ４．３Ｃ，（ＢＮ）４Ｈ以及（ＺｒＢ２）３Ｈ相，掺Ｚｒ的确改变了Ｂ４．３Ｃ的结构，尤其是在Ｃ－Ｂ－Ｃ链中间的Ｂ（３）处出现了明显的定位。Ｚｒ掺杂元素的影响看来是很特别的，因为用Ｎｉ做了相同的掺杂后并没有发现类似的结构改变。     

电铸镍工艺参数对铸镍层组织和性能的影响

利用净化的氨基磺酸盐溶液体系,分别采用金相显微镜、阴极弯曲法和拉伸试验的方法研究了阴极电流密度、溶液温度和p H值等工艺参数对电铸镍层的组织形貌、内应力和力学性能(抗拉强度、延伸率)的影响。结果表明:电铸镍的工艺参数影响铸镍层的组织结构,进而影响到铸镍层的性能;铸镍层的晶粒随阴极电流密度的降低和溶液温度的升高而细化,同时当溶液p H值为4.0时,也可以获得较细的晶粒;随着晶粒的细化,铸镍层的内应力降低,抗拉强度升高而延伸率降低;通过优化工艺参数,获得了抗拉强度为673 MPa、延伸率为23.2%和内应力为48 MPa的综合性能优异的铸镍层。     

热压对(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg复合材料组织及性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同Ni含量的(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg基复合材料,并采用热压工艺对已制备的复合材料进行塑性变形处理,研究了热压对(Mg2Ni+Mg3Sb2)/Mg基复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明,热压变形可以细化基体Mg颗粒,提高Mg3Sb2和Mg2Ni相分布均匀性,消除材料中的孔洞和裂隙等缺陷,提高复合材料的致密度,同时,使复合材料的力学性能得到显著提高。     

氧化物弥散强化铁粉在金刚石工具中的应用

本文采用共沉淀法制得一种氧化物弥散强化铁粉(Fe - Y2 O3粉),通过热压烧结方法测定了纯铁粉、纯钴粉、ODS铁粉烧结致密度、硬度、抗弯强度.结果表明:ODS铁粉显示出了优良的机械性能,硬度达HRB98,抗弯强度达1240 MPa.以ODS铁代替钴作为金属结合剂不仅成本低,而且性能优异,具有相当大的应用潜力.     

Ni/ZrO_2复合材料力学及介电性能研究

采用热压烧结方法,以氧化钇部分稳定氧化锆(Y-PSZ)粉体及不同粒径的金属Ni为原料,制备了Ni/ZrO2复合材料,研究了其力学和介电性能,探讨了烧结过程中Ni形貌的变化对复合材料介电性能的影响.结果表明,随不同粒径Ni粉的掺入,复合材料的抗弯强度减小,且较大粒径的Ni使材料抗弯强度减小更快.随Ni含量增加,复合材料断裂韧性增强.复合材料的介电常数和损耗与Ni粉含量和粒径有关.Ni含量相同时,较大粒径Ni粉的掺入使复合材料具有较高的介电常数和损耗,这是由于在烧结过程中Ni粉形貌发生变化引起的.     

半固态热等静压Al/B4C复合材料液相流动行为与致密化机理

铝基碳化硼复合材料是一种重要的中子吸收材料。为了制备具有更高密度的铝基碳化硼材料,研究采用粉末冶金半固态热等静压方法制备了含量为30%碳化硼的铝基碳化硼材料,采用WANCE100型材料力学性能试验机和SIRION200型扫描电镜研究了复合材料的力学性能及显微形貌。结果表明：半固态热等静压工艺可制备获得接近理论密度的Al/B4C复合材料;虽然Al/B4C材料抗拉强度可提升至约300Mpa,但过高碳化硼含量也使得该材料脆性特征十分明显;研究同时采用间接的方法观察到了半固态工艺过程中生成的液相,该液相不仅可改善碳化硼颗粒与铝基体的结合性,在高温高压下液相的流动还起到填充复合材料内部空隙的作用。半固态热等静压工艺过程中产生的液相是复合材料密度和机械性能提升的主要原因。