钇盐对铝合金表面PEO复合ZrO_2-Y_2O_3涂层组织及耐高温性能的影响

采用改进的等离子体电解氧化(PEO)技术在锆盐体系和锆盐-钇盐体系电解液中制备ZAl Sil2Cu3Ni2合金表面ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层和Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层,研究电解液中稀土钇盐Y(NO_3)_3对PEO陶瓷层组织和耐高温性能的影响。通过SEM、XRD等分析方法对陶瓷层的组织结构及相组成进行了分析,并对陶瓷层的隔热性能及高温稳定性进行了测试。结果表明,与ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层相比,Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层表面由细小颗粒组成,涂层均匀、致密;锆钇盐体系陶瓷层形成了钇部分稳定锆的固溶体(Y_2O_3和Y_(0.15)Zr_(0.85)O_(1.93)□_(0.07)),并提高了反应温度;Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层生长速度大于ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层,其中向外生长厚度明显增大;另外,隔热性能得到提高。Y_2O_3-ZrO_2-Y_2O_3陶瓷层试样经400℃高温氧化处理,其氧化增重曲线呈对数规律,氧化增重量小,表明高温稳定性良好。     

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℃.     

正交法研究添加Y2O3对Ti-6Al-4V合金组织与性能的影响

采用正交实验方法,应用放电等离子烧结(SPS)技术制备出Y_2O_3含量分别为0.2%、0.6%、0.8%的Ti-6Al-4V合金,探究烧结温度、烧结压力、Y_2O_3含量和保压时间对Ti-6Al-4V合金显微组织、烧结密度和力学性能的影响,优化烧结工艺。结果表明,烧结温度对烧结密度的影响最大,接下来依次为烧结压力、Y_2O_3含量、保压时间;烧结温度对力学性能的影响最大,接下来依次为Y_2O_3含量、烧结压力、保压时间。当烧结温度1 200℃、烧结压力50 MPa、保压时间5 min、Y_2O_3含量0.6%,烧结样的密度和压缩强度高,分别达到4.413 8 g/cm~3、1 881.4 MPa,相比未添加Y_2O_3的Ti-6Al-4V合金,其压缩强度提高15.7%。     

Y_2O_3掺杂BaZrO_3显微组织演变及与钛熔体相容性

以BaCO_3、ZrO_2和Y_2O_3为原料的6种配比混合料在1200℃经固相合成Y_2O_3掺杂BaZrO_3粉体,并经冷等静压成型后在1750℃烧结成圆片。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结合能谱分析(EDS)分析不同Y_2O_3掺杂量对BaZrO_3粉体组成及其对BaZrO_3圆片的显微组织结构和烧结性能的影响。结果表明:Y_2O_3掺杂BaZrO_3主要由BaZrO_3和Ba2YZr O6构成;随着Y_2O_3掺杂量的增加,Ba2YZr O6含量逐渐增加,并出现团聚现象;同时,BaZrO_3晶粒生长受到抑制,导致圆片表面疏松多孔,致密度降低。当原料摩尔比n(BaCO_3):n(ZrO_2):n(Y_2O_3)=0.48:0.47:0.1时,所获圆片相对密度达到97.1%。使用该配比粉料制备坩埚感应熔炼Ti Ni合金后,合金与坩埚无界面反应层存在,也未见明显坩锅组成元素向合金扩散现象,说明Y_2O_3掺杂BaZrO_3是一种非常有潜力的钛合金熔炼制备用耐火材料。     

Ti/ZrO2和TiAl/ZrO2反应的差热分析

借助SEM和差热分析研究Ti-ZrO2（CaO）和TiAl-ZrO2（CaO）体系在不同加热速率时的界面显微组织和反应温度,并利用Kissinger方程对反应动力学参数进行计算。结果表明：随着加热速率的提高,Ti-ZrO2（CaO）和T认1．ZrO2（CaO）体系的化学反应逐渐减弱,初始反应温度逐渐升高;Al元素的加入使Ti和ZrO22（CaO）的初始反应温度提高近170℃,从而弱化Ti与ZrO2（CaO）的界面反应;Ti-ZrO2（CaO）体系和TiAl-ZrO2（CaO）体系反应活化能分别为l348kJ／mol和l675kJ／mol,反应级数分别为1．51和1．59。     

基于SLS的锆砂砂型与钛合金铸件界面反应研究

以锆砂为原砂材料,Y_2O_3、酚醛树脂为填充材料和粘结剂,采用热法制备覆膜锆砂,选区激光烧结(SLS)快速成形工艺制备锆砂铸型并浇注了钛合金铸件,研究了钛与铸型之间的界面反应。结果表明,采用SLS覆膜锆砂快速制备铸型,选用Y_2O_3制备涂层浇注纯钛可以铸造出轮廓清晰、表面光洁的钛铸件,且界面反应层仅约为3μm;铸件表面氧化层产物为TinO_(2n-1)和TiO_2;O扩散富集固溶层厚度约为1μm,该层生成物为TiO_2。     

高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中氧化铝反应热力学

研究了高铁三水铝石型铝土矿烧结过程中Al_2O_3与CaCO_3、CaO、SiO_2及FeO反应的热力学规律.结果表明:在1 473～1 673 K温度下,Al_2O_3比Fe_2O_3更易与CaCO_3反应;Al_2O_3与铁酸钙(2CaO·Fe_2O_3和CaO·Fe_2O_3)反应不能生成3CaO·Al_2O_3,当烧结温度大于1 000 K时,可以与2CaO·Fe_2O_3反应生成12CaO·7Al_2O_3;SiO_2比Al_2O_3更易与CaO结合,Al_2O_3与SiO_2直接反应生成硅酸铝的可能性较小;当烧结温度为1 473～1 673 K时,除CaO·2Al_2O_3和CaO·Al_2O_3不能向3CaO·SiO_2转变外,其余铝酸钙均可在SiO_2的作用下向硅酸钙转变;2CaO·Al_2O_3·SiO_2是CaO、Al_2O_3和SiO_2三者直接反应的产物,不能由硅酸钙和铝酸钙相互反应生成;CaO、Fe_2O_3、Al_2O_3和SiO_2四元矿物存在时,烧结过程优先生成2CaO·Al_2O_3·SiO_2和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3,这与烧结实验结果相符.     

Fe_2O_3-CaO-TiO_2体系下铁酸钙的合成过程及TiO_2和CaTiO_3的影响（英文）

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO_2还是TiO_2和CaO形成的CaTiO_3影响,首先利用Fe_2O_3和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO_2和CaTiO_3对钛铁酸钙(FCT)形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023～1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段:前一阶段为1023～1223 K温度范围内Fe_2O_3与CaO之间的反应,合成产物为Ca_2Fe_2O_5,反应方程式为"Fe_2O_3(s)+2CaO(s)=Ca_2Fe_2O_5(s)";后一阶段为1223～1423 K温度范围内Ca_2Fe_2O_5和Fe_2O_3的反应,主要产物为CaFe_2O_4,反应为"Ca_2Fe_2O_5(s)+Fe_2O_3(s)=2CaFe2O4(s)",该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO_3显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO_2与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO_3和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO_3中固溶形成的,主要反应是"Fe_2O_3+CaTiO_3(s)=FCT(s)"。     

Inconel 625合金在熔融碳酸盐中的腐蚀行为

研究了Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3和(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀行为,采用扫描电镜和X射线衍射仪分析了腐蚀产物的形貌和相组成。结果表明,与Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3中的腐蚀速率相比,其在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中的腐蚀速率较小。这是由于Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)_2CO_3+Y_2O_3中形成了具有保护性的氧化膜,其组成是NiCr_2O_4、Y_2O_3、NiO、Cr_2O_3。     

ZrB_2-玻璃陶瓷复合材料的氧化行为分析

对ZrB_2-玻璃陶瓷复合材料氧化行为进行热力学分析,对氧化形成的氧化层进行物相分析和显微结构分析。结果表明:在1000～1400℃的反应温度范围内,ZrB_2氧化生成ZrO_2、B_2O_3玻璃相,氧化产物ZrO_2与SiO_2反应生成ZrSiO_4,当温度低于1177℃(1450 K)时,氧化层主要包括ZrO_2、B_2O_3玻璃相、ZrSiO_4。当氧化温度超过1177℃(1450 K)时,B_2O_3玻璃相蒸发,此时SiO_2玻璃相具有良好的流动性,氧化层主要包括ZrO_2、SiO_2玻璃相、ZrSiO_4。氧化过程中的反应产物B_2O_3玻璃相、ZrSiO_4和流动性良好的SiO_2玻璃相,对氧气向基体的扩散均起到了良好的阻碍作用。     

钛熔体与氧化锆陶瓷铸型润湿性研究

借助自主设计的高活性合金熔体落滴法润湿角测量装置,对纯钛熔体与ZrO2(CaO)陶瓷铸型材料之间的润湿性和界面相互作用进行了研究,并借助SEM和EPMA等分析测试手段,对界面处垂直于界面方向的液/固截面的组织形貌和元素分布进行了分析。结果表明,钛熔体与ZrO2(CaO)在界面处发生了一定程度的化学反应,但界面化学反应不剧烈,钛熔体在ZrO2(CaO)陶瓷材料上不润湿,润湿角为103°,利用液/固界面处化学反应引起的体系总的自由能变化解释了界面化学反应对界面润湿性的影响。     

Y_2O_3稳定ZrO_2(YSZ)膜料制备与结构分析

通过YSZ膜料的制备及结构分析,得出Y2O3的最佳加入量。结果表明Y2O3的加入量达到7 mol%时,材料中Zr O2主要以高温相存在,达到了材料稳定的要求;通过对YSZ膜料和薄膜的结构检测和晶粒尺寸计算,进一步证明Y2O3对Zr O2具有良好的稳定作用;提出膜料预熔是一次高温退火过程,能使未完全发生相变的单斜相Zr O2转变为高温相。     

废感光胶片制备超细银粉的研究

采用Lu2O3/TiO2/Nb2O5作为ZrO2热障涂层材料的稳定剂,研究Lu2O3/TiO2/Nb2O5共稳定ZRO2(15％ LTNSZ)热障涂层材料在900℃、40 mol％V2O5+60 mol％Na2SO4熔盐中的热腐蚀行为.结果表明:8％YSZ热障涂层材料热腐蚀2h后,t相ZrO2全部相变为m相ZrO2,热腐蚀产物为尺寸较大的YVO4晶体;15％ LTNSZ热障涂层材料热腐蚀20 h后,m相ZrO2的比例仅为5.5％,热腐蚀产物为尺寸较小的LuVO4晶体.与Y2O3稳定剂相比,Lu2O3/TiO2/Nb2O5稳定剂使ZrO2在40 mol％ V2O5+60 mol％ Na2SO4熔盐中的抗热腐蚀性能提高1个量级以上.     

磁控溅射法制备的羟基磷灰石—氧化锆涂层的力学性能(英文)

采用磁控溅射法在Ti6Al4V钛合金基体上制备羟基磷灰石(HA)-氧化锆(ZrO2)复合涂层,通过SEM、EDS、XRD和划痕法对50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2(质量分数,%)涂层进行表征,分析HA含量对涂层残余应力的影响。实验结果表明,HA-ZrO2复合涂层的物相为HA、ZrO2和Y2O3,在复合过程中HA部分发生分解,产生TCP和CaO等杂质相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的生长,50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层的表面粗糙度分别为1.61μm和2.92μm;涂层结合界面为机械结合方式,划痕法测量的50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2深层界面结合强度分别为30N和17.5N,随着HA含量的增加,涂层结合强度呈现下降的趋势;50HA-50ZrO2和75HA-25ZrO2涂层的残余应力分别为(-399.1±3)MPa和(-343.2±20.3)MPa,适当增加HA可以减小涂层的残余应力。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料断裂过程中的相变及力学性能

用真空烧结方法制备了Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷抗弯强度、断裂韧性的影响.用XRD定量分析了含摩尔分数2%与3%Y2O3的ZrO2(2Y)与ZrO2(BY)在断裂过程中四方相转变成单斜相的相变量,用以阐明增韧机制.结果表明,在ZrO2含量为15%(体积分数)时,Al2O3/ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到825MPa,7.8MPa·m1/2和738MPa,6.7MPa·m1/2,两者的性能差异主要来自不同的增韧机制.     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料的可靠性、磨损形态及其切削耐用度

研究了Al2O3和Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料的Weibull分布、磨损形态及其切削耐用度。用一元线性回归方法确定Al2O3/ZrO2(Y2O3)刀具的耐用度参数,分析切削条件对Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料寿命的影响。结果表明:Al2O3和含2%(摩尔分数)及3%Y2O3的ZrO2/Al2O3(Al2O3/ZrO2(2Y)及Al2O3/ZrO2(3Y))复合刀具材料Weibull模数的m值分别是5.6、10.2和11.7,说明Al2O3/ZrO2(3Y)陶瓷的可靠性最优;Al2O3/ZrO2(3Y)复合刀具切削40CrMoNiA合金钢的磨损形态主要来自磨粒磨损和粘结磨损,耐用度参数vc、f、ap的指数值分别为1.3、1.69和0.66,陶瓷刀具更适合高速切削,最大影响因素是进给量(f),在最佳切削条件下(vc=140 m/min,ap=0.5 mm和f=0.3 mm/r)切削耐用度为3 h。     

ZrO2-云母复相微晶玻璃的微观组织研究

在以氟金云母KMg3Si3AlO10F2为主晶相的微晶玻璃中，以CaO替换部分K2O，同时再添加适量的ZrO2，可得到ZrO2-云母复相微晶玻璃。用XRD，SEM及EDXS研究了ZrO2的添加对可切削微晶玻璃中云母析晶性能及显微组织的影响。结果表明，ZrO2可以通过影响分相而促进玻璃的析晶；在CaO稳定的作用下，能够析出较多的t-ZrO2;ZrO2的加入能明显抑制云母晶体的长大，由于ZrO2的浓度起伏，析出不同形态的组织结构。     

Ti-Al合金熔体与氧化物陶瓷界面反应的热力学分析(英文)

研究CaO、MgO、Al2O3和Y2O3与熔融Ti及Ti合金之间的界面反应热力学。根据氧化物在Ti合金熔体中的溶解反应机制建立热力学模型,通过热力学分析预测各氧化物相对于Ti-Al(0≤x(Al)≤0.5)合金的热力学稳定性。根据氧化物坩埚熔炼实验结果来研究氧化物与Ti-xAl合金熔体的界面反应,对熔炼效果进行定量分析,发现随着合金中Al含量的提高和熔体温度的降低,合金中杂质元素含量成比例的减少,这与氧化物稳定性计算结果一致。     

Microstructure and mechanical properties of cast Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy melted in various crucibles

The main factors limiting the mass production of TiAl-based components are the high reactivity of TiAl-based alloys with the crucible or mould at high temperature.In this work,various crucibles (e.g.CaO,Y2O3 ceramic crucibles and water-cooled copper crucible) were used to fabricate the Ti-47Al-2Cr-2Nb alloy in a vacuum induction furnace.The effects of crucible materials and melting parameters on the microstructure and mechanical properties of the alloy were analyzed by means of microstructure observation,chemical analysis,tensile test and fracture surface observation.The possibilities of melting TiAl alloys in crucibles made of CaO and Y2O3 refractory materials were also discussed.