相变增韧氧化锆陶瓷研究进展

相变增韧氧化锆陶瓷以其高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀以及热膨胀系数接近于钢铁及铁基合金等优良性能而引起广泛研究,特别是四方晶氧化锆多晶体的出现,其室温强度已达1～2.5GPa,断裂韧性为10～15MPa√m。本文将从结构件的要求出发,对Y-TZP、Y-TZP-Al_2O_3~-、Ce-TZP,及Ce-TZP-Al_3O_3~-的研究进展作一综述。     

添加氧化锆对氧化铝陶瓷的性能的影响

研究了ZrO2对Al2O3力学性能和耐磨性能的影响。将α-Al2O3与采用沉淀法合成的Zr(OH)4混合,凝胶混合物在600℃下煅烧2h。m(Al2O3)∶m(ZrO2)=85∶15的复合材料在1400℃至1650℃之间保温2h常压烧结。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对试样的相组成和显微结构进行分析。结果表明,在1550℃温度下烧成的该复合材料获得了最高的密度、最好的耐磨性能和最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到708MPa和5.8MPa·m1/2。研究结果表明,在氧化铝中添加ZrO2有助于改善氧化铝陶瓷的力学性能和耐磨性能。     

温度对刚性陶瓷防热瓦隔热性能的影响

提出用"等效导热热阻"这一参数来反映防热瓦的隔热性能,依据试验数据探讨温度对该参数的影响规律.在平均温度低于500 ℃时,随着温度的升高,防热瓦的隔热性能呈现线性下降趋势,平均温度每升高100 ℃其隔热性能大约下降14%;用有限元计算验证试验的有效性,结果表明与试验测算数据的相对误差不超过10%,可以认为所建立的试验方法能够实现对防热瓦隔热性能的评价分析.     

CeO2对Mg-PSZ陶瓷显微结构和相组成的影响

在氧化镁部分稳定氧化锆基质原料中加入不同含量的CeO2,研究烧结、热处理过程中(Ce,Mg)-PSZ显微结构和相组成的变化。结果表明:CeO2的加入可促进高温下Mg2+在固溶体中的扩散,避免MgO在晶界偏析,有利于晶界净化;随CeO2含量增加,烧结体中晶粒尺寸减小,四方析出体更为稳定,不规则形态的立方氧化锆晶粒和波浪式晶界明显增多。通过热处理,相邻立方晶粒中四方析出体相互交联,最终(Ce,Mg)-PSZ基体中的晶界消失,颗粒合并,析出体交联形成连续态网络结构。     

加载速度对ZrO_2增韧陶瓷的t→m相变的影响

采用XRD对四种增韧陶瓷的表面及动态疲劳断口进行了定量相分析。结果表明,加载速度增大,t→m相变量将增加。这是由于在不同的加载速度下,裂纹尖端的应力集中程度不同所致。     

烧结工艺对原位反应莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响

以SiC微粉、α-Al2O3和广西白泥为原料,采用原位反应烧结工艺制备莫来石/碳化硅多孔陶瓷,研究烧结温度与保温时间对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响,利用SEM和XRD对多孔陶瓷的相组成和断口形貌进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,莫来石/碳化硅多孔陶瓷的气孔率降低而弯曲强度增加,烧结温度为1 350℃时,气孔率为30.5%,弯曲强度为26.8 MPa;随保温时间的增加,液相量增加;莫来石的形成有助于改善莫来石/碳化硅多孔陶瓷的力学性能。     

用高温极化技术改进P-811陶瓷的极化工艺

压电陶瓷的高温极化是利用受控的场致有序化的顺电—铁电相变原理,使起始极化温度略高于样品的居里温度,但所需的极化电压大大低于常规极化,仅为１／１０～１／５;选择较高的降温升压速率,可使极化趋于更加完全,具有常规极化工艺无可比拟的优越性     

外部温度对二氧化钒临界相变电场影响的研究

通过无机溶胶-凝胶法和真空退火工艺在Al2O3陶瓷基片上制备出VO2薄膜,通过在薄膜上施加高电压,并结合温度控制系统的方法,研究相变过程中外部温度对二氧化钒临界相变电场的影响。结果表明:当外部温度从63.5℃增加到66℃时,相变需要的临界电场强度从0.17 MV/m下降到0.065 MV/m;随着外加电场强度由0.075 MV/m增加到0.2 MV/m时,相变临界温度从66℃降低到63.5℃,这说明VO2薄膜的相变存在温度与电场互相调控的现象;其相变行为由温度产生的电子热运动能和外场产生的电势能协同控制,但温度与电场的协同效应并非简单的叠加关系,即外界温度越低,温度对相变电场调控的效果越明显,外部电场强度越低,对相变温度的调控越明显;当外加温度为64~68℃,VO2薄膜相变需要的外部电场强度小于0.1 MV/m,满足智能电磁防护材料的要求。这为VO2薄膜应用于智能电磁防护材料提供可能性。     

温度对SPS烧结B_4C-SiC复相陶瓷力学性能的影响

以B_4C-20%SiC复相陶瓷为研究材料,通过SPS烧结方式烧结制备B4C-20%SiC复相陶瓷,研究烧结温度对其力学性能的影响。结果表明:样品的致密度和力学性能随温度的升高而增加,在1 950～2 000℃样品的致密化最明显,硬度和断裂韧性也迅速提升;当温度高于2 000℃时,样品基本致密,力学性能也不再发生明显变化。因此,在2 000℃下烧结可得到性能优异的B_4C-SiC复相陶瓷,其相对密度为96.34%,硬度为32.44HV,断裂韧性为4.78 MPa·m~(1/2)。     

六方BN基陶瓷材料的自蔓延高温合成工艺的研究

采用自蔓延高温合成工艺制备了六方 BN基陶瓷件。压坯由无定形 B粉加六方 BN稀释剂或 Si O2 添加剂经冷等静压工艺制成 ,孔隙率为 48%。压坯与 80 MPa N2 反应合成 BN基陶瓷件 ,纯 BN制件致密度为 68% ,BN基制件致密度为 78%。对合成产物进行了 XRD相分析和 SEM断口形貌分析     

钛刚玉陶瓷的结构和性能研究

比较了９７瓷与钛刚玉瓷中不同添加剂对烧结机理的影响，并采用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＥＤＳ等方法研究了两种陶瓷的显微结构。结果表明，Ａｌ２Ｏ３陶瓷中引入适量镁铝尖晶石和二氧化钛添加剂可降低烧结温度，促进烧结，同时能获得较理想的显微结构，有利于机械性能的提高。     

成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合薄膜摩擦学性能的影响

本研究利用钻削、切削实验及XPS测试等手段考察了非平衡纳米复合等离子体镀膜技术中成膜参数对TiN-MoS2/Ti复合涂层的摩擦学性能及其理化性能的影响.实验发现靶距、沉积气压及Ti添加剂含量等参数的变化对复合涂层的成分和性能产生了明显的作用.结果表明,通过调整选择合适的工艺参数,可以得到较高耐磨寿命的TiN-MoS2/Ti复合涂层.     

弹丸对陶瓷靶侵彻试验中的约束效应研究

改进弹丸侵彻陶瓷靶试验的Ｄｏｐ法,增加紧约束条件,结果所测定的防护系数增幅在１６％～２０％以上。文章讨论了陶瓷抗侵彻机制中的约束效应,并对约束力作用进行分析     

SiC－TiC陶瓷韧化机制探讨

采用ＣＶＤ法合成ＳｉＣ－ＴｉＣ陶资，探讨了ＴｉＣ含量与断裂韧性之间的关系。结果表明，当ＴｉＣ体积含量为４０％时，断裂韧性高达７．０ＭＰａ·ｍ１／２韧化效应归功于闭合效应以及弯曲效应。断裂韧性与体积含量之间存在ＫＩＣ＝［（ＫＩＣ０）＋Ｂｖｉ］　ＫＩＣ０＝（１＋Ａ）ＫＩＣｍ关系。建立的韧化模型与实验结果相一致。     

消除陶瓷加工表面微裂纹的新方法

通过超声振动车削和普通车削、磨削陶瓷材料的试验研究及切削机理的探讨,探索出用超声振动车削能有效地消除陶瓷加工表面微裂纹,是陶瓷材料精密加工的一种新切削法。     

装甲陶瓷的发展现状和趋势

叙述了对装甲材料的战术技术要求，介绍陶瓷装甲的发展概况、装甲陶瓷的品种、发展趋势以及所采用的先进工艺等。     

结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

陶瓷材料的腐蚀

对结构陶瓷在使用过程中遇到瓷的化学腐蚀、高温氧化、应力腐蚀与疲劳等问题进行了讨论，以引起人们对陶瓷的腐蚀破坏给予足够的重视。     

工程结构陶瓷的镜面加工

叙述了工程陶瓷的镜面加工技术。根据陶瓷材料的去除机理和影响去除形式转化条件的，按照优化工艺路线，实现了陶瓷圆柱表面的镜面加工。研究成果在陶瓷发动机零件的试制中得到了应用。