热压烧结制备粉煤灰建筑陶瓷的工艺研究

以固体废弃物粉煤灰为主要原料,通过对原料进行预烧处理工艺得到活化粉煤灰粉体,分别在850 ℃、875℃、900 ℃、925 ℃、950 ℃度进行真空热压烧结,制备粉煤灰建筑陶瓷复合材料.利用XRD对复合材料的物相组成进行分析、采用SEM分析样品的微观结构,结合烧成样品的吸水率、体积密度、硬度等,分析不同的烧结温度对陶瓷性能的影响.结果表明:真空热压烧结过程中,随着温度升高,样品低共熔相增多,致密化程度增加.当烧结温度达到925℃时,所得复合陶瓷材料晶粒分布均匀、细小,晶粒尺寸为0.4~0.5 μm;陶瓷样品的体积密度、吸水率、硬度分别为2.62 g/cm3、0.05%、6.5 GPa.     

cBN-Ti-B-Al-SiC系在高温高压下的烧结

文章通过采用细cBN颗粒,以Ti-B-Al-SiC系粘接剂在高温高压下烧结PcBN复合片,通过扫描电子显微镜、XRD以及微观显微硬度分析,并与cBN-TiN-Al系烧结的PcBN复合片相对比。分析发现:Ti-B-Al-SiC系粘接剂合成的PcBN复合片cBN-cBN键合多,显微硬度高于用TiN-Al系粘接剂合成的PcBN复合片,而且通过XRD分析发现产生了新相:TiN、TiB2、AlB2、BCo、Ti5Si3,并且没有发现原材料SiC的存在,这可能是由于在高温高压下SiC被分解。采用细cBN颗粒,以Ti-B-Al-SiC系粘接剂合成的PcBN复合片显微硬度高,但相对比较脆,主要是由于生成过多高硬度的TiB2,同时添加单质硼能够与Ti和Al反应,抑制了cBN的分解。     

MnS热压缩陶瓷的制备及其高温应力应变曲线的测定

以Mn S粉体为原料,通过热压烧结方法制备Mn S陶瓷。研究了烧结温度和时间对样品相对密度、显气孔率、室温显微硬度、物相组成、微观结构以及样品变形的影响。结果表明,在不同烧结温度和保温时间条件下,Mn S陶瓷的物相均未发生改变,仍为纯相α-Mn S;但提高烧结温度或延长保温时间,Mn S烧结样品的相对密度增加、显气孔率减小、颗粒间结合越发紧密,显微硬度只有小幅改变,Mn S圆柱体陶瓷最佳烧结温度为1 255℃,保温时间为30 min。Mn S高温流变应力随应变的增加而增大,受应变速率、变形温度影响较大。     

烧结温度对整体PcBN材料性能的影响及作用机理

实验采用粒度为W10的cBN微粉在国产六面顶压机上进行高压烧结,通过对样品磨耗比、显微硬度的测试与分析,获得了合成整体PcBN材料较优的烧结工艺参数:烧结压力为5.4GPa,烧结温度为1500℃,烧结时间为240s,其显微硬度为HV3897、磨耗比为8750;结合SEM、TEM、EDS、XRD对整体PcBN烧结样品的微观形貌、元素分布及物相组成进行分析。结果表明,整体PcBN材料高压烧结聚结机理为cBN颗粒的高压破碎及塑性变形,是cBN-cBN直接结合和cBN颗粒表面与粘结相的冶金反应形成的cBN-M-cBN中介结合,同时得出粘结剂反应生成了固结性能良好的AlN和硬度与韧性较高的AlB_2,提高了粘结相的硬度和韧性。     

B_6O超硬复合材料的高压烧结

在高温高压(3～5GPa,1500～1900K)下通过"一步法"合成了纳米结构B6O超硬复合材料,对合成样品的物理化学性能、微观结构、相组成进行检测。复合材料平均硬度在32GPa,跟立方氮化硼复合片(PcBN)硬度相当。文章对复合材料内部残余应力及断裂韧性进行了分析。对抛光的样品进行了X射线衍射和扫描电镜、透射电镜分析。结果表明在此条件下合成的样品具有较好的烧结特性。     

铁含量对放电等离子烧结制备Fe/辉石基复合材料性能的影响

以白云鄂博尾矿为原料,在烧结温度800℃、压力50 MPa条件下,采用放电等离子烧结(SPS)制备Fe/辉石基复合材料,并研究了不同铁含量对其物相、微观结构、密度、维氏硬度的影响。采用XRD、SEM等测试手段本别地分析了样品的物相组成和微观形貌,采用阿基米德排水法测量了样品的致密度。结果表明,铁含量对烧结体的物相、微观结构、致密度和维氏硬度等影响显著,烧结体的密度和维氏硬度随铁含量的增加而增加。     

微波烧结工艺对Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响

采用微波烧结技术制备Sialon陶瓷刀具材料,主要研究烧结温度和保温时间对Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响规律,并结合微观形貌对其影响规律进行分析,旨在制备性能优异的陶瓷刀具材料。结果表明：在烧结温度为1 600℃、保温时间为15 min时,刀具材料具有最优的力学性能,其致密度、Viekers硬度、断裂韧性分别为98.9%、17.8 GPa和5.9 MPa·m^1/2。在此烧结工艺下,样品的微观组织均匀,内部气孔较少,有利于材料力学性能的提高。采用微波烧结技术可以在较短的保温时间内得到性能优异的陶瓷刀具材料,提高了生产效率。     

混料工艺对PcBN复合片性能的影响

以cBN、TiN、Al、Al₂O₃为实验原料,在六面顶压机上合成了PcBN(聚晶立方氮化硼)复合片刀具材料。研究了混料时间、混料方式对PcBN复合片性能的影响,以期能有效解决PcBN超硬刀具材料性能稳定性差和均匀性差等问题,从而保证产品质量的一致性和可靠性。通过对PcBN复合片力学性能以及切削性能的分析可知,当混料时间为2 h且选择不锈钢罐为球磨罐时,得到的PcBN复合片的性能最佳。     

大直径PcBN复合片的合成及性能表征

采用纳米金属结合剂PcBN复合片制备技术,在六面顶压机上合成出直径为Φ55mm的PcBN复合片。经性能测试,磨耗比5425,维氏硬度5980HV,cBN层抗弯强度516.6MPa,经超声波微成像分析,样品无分层、裂纹、夹杂、cBN厚度不均等缺陷,制成刀具后,在切削轴承钢Gr15时,样品与国外同类产品性能相当。     

ZnO-B2O3-SiO2系统低介陶瓷的烧结工艺研究

通过热分析确定基本的的烧结温度制度,并且调整烧结工艺参数使粉料在不同的条件下进行烧结,通过对烧成后的样品的表观性能、介电性能和微观结构的分析,探讨了不同烧结制度对于ZnO-B2O3-SiO2系统的介电性能的影响.结果表明:该陶瓷系统致密化过程主要发生在900～1050℃之间,采用最高烧结温度1050℃,保温时间为60min,快速冷却(-20℃/min)的工艺烧成的陶瓷,致密性好,晶粒分布均匀且粒径大小适中,具有良好的介电性能(εr=4.75,tgσ=0.001,1MHz).     

浆料直写成形ZrO_2陶瓷制备及烧结

为浆料直写成形工艺制备了一种高固相含量的水基ZrO_2陶瓷浆料,并用该工艺打印陶瓷坯体,1350～1550℃烧结后制备ZrO_2陶瓷样品。研究烧结温度对样品收缩率、密度、气孔率、相结构、力学性能、微观形貌和表面质量的影响,并与其他制造工艺进行性能比较。结果表明:在1550℃烧结2 h,直写成形ZrO_2陶瓷综合性能最佳,其晶粒细小、显微结构均匀、致密性好,相对密度、抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为99.2%、676MPa、12.5 GPa和6.2 MPa·m~(1/2)。在挤出增材制造工艺中,烧结样品具有高的致密度和优异的力学性能。     

共价键化合物陶瓷结合剂对干切削PcBN刀具复合材料的影响

针对传统PcBN刀具材料由于结合剂的原因,存在整体热稳定性、抗磨损性偏低等问题,文章采用非化学计量比TiN_(0.3)、TiN_(0.3)+AlN及cBN表面镀钛等方法,研究了这些方法对结合剂与cBN界面结合的影响,讨论了界面形成的物相对PcBN性能的影响;文中采用SEM对样品的抛光表面和断口进行观察,利用EDS分析界面处的元素分布,利用XRD分析了样品的相组成;采用阿基米德排水法测量样品的密度,维氏硬度计测量样品的维氏硬度。利用高精密数控车床对PcBN刀具的切削性能进行了测试。结果证明:TiN_(0.3)与cBN复合后的界面通过中间相TiB_2相结合,AlN的加入促进了TiB_2的生成,并改善了TiN_(0.3)与cBN热膨胀系数的失配。cBN表面镀Ti后实现了界面成分的过渡,加入AlN后界面出现了Al元素的聚集。采用TiN_(0.3)作为结合剂主相,在结合相中添加其它强共价键类金属碳化物或氮化物,通过对原料成分与合成条件的控制,烧结后获得了无低熔点或低硬度相致密的PcBN烧结体。PcBN烧结体具有高硬度,高强度,优异的耐高温性和耐磨损性。通过以TiN_(0.3)作为结合剂主相与cBN的结合,成功制备了系列PcBN刀具材料,均被用来对淬火钢等硬质钢进行高速、高精度和高效切削,使以往主要采用磨削加工的难加工材料实现了切削加工。     

CNTs-Al-Zn复合材料的制备与性能

采用球磨机械混粉的方法制备了锌基复合粉末,并通过真空烧结的方法制备了CNTs-Al-Zn复合材料,重点研究了球磨转速、压制压力、烧结温度等因素对复合材料的影响,进而获得最佳工艺。结果表明,最佳工艺条件为:球磨转速400 r/min,压制压力300 MPa,烧结温度480℃,在此工艺下制备的CNTs-Al-Zn复合材料的屈服强度、拉伸强度、拉伸率、烧结密度及显微硬度等性能都得到显著提高,且材料内部组织均匀致密,无明显孔隙现象。     

ZnO-B203-SiO2系统低介陶瓷的烧结工艺研究

通过热分析确定基本的的烧结温度制度，并且调整烧结工艺参数使粉料在不同的条件下进行烧结，通过对烧成后的样品的表观性能、介电性能和微观结构的分析，探讨了不同烧结制度对于ZnO-B2O3-SiO2系统的介电性能的影响。结果表明：该陶瓷系统致密化过程主要发生在900～1050℃之间，采用最高烧结温度1050℃，保温时间为60min．快速冷却（-20℃／min）的工艺烧成的陶瓷，致密性好，晶粒分布均匀且粒径大小适中，具有良好的介电性能（εr=4．75，tgσ=9．001，1MHz）。     

石墨烯纳米片复合氧化锆陶瓷的制备与性能研究

放电等离子体烧结(SPS)技术作为一种比较新的烧结技术已经被广泛用于制备各种材料。本文以3Y-ZrO_2粉体和石墨烯纳米片为原料,采用SPS技术制备了石墨烯纳米片复合ZrO_2陶瓷,利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等对烧结样品的显微结构和晶相进行了表征,同时对所制备材料的密度、显微硬度和断裂韧性进行了测试。结果表明,烧结温度和石墨烯纳米片对所制备样品的显微结构和性能都有显著的影响。随着烧结温度的增加,样品的密度提高,晶粒生长明显。而石墨烯纳米片的引入则显著抑制了ZrO_2晶粒的生长,但是由于分散性问题,其显微硬度和断裂韧性反而略有降低。     

添加Y2O3-Al2O3烧结助剂的氮化硅陶瓷的超高压烧结

以Y2O3-Al2O3体系为烧结助剂,在5.4～5.7 GPa,1 570～1 770K的高温高压条件下进行了氮化硅陶瓷的超高压烧结研究.用X射线衍射及扫描电镜对烧结样品进行了分析和观察,探讨了烧结温度及压力对烧结的陶瓷样品性能的影响.结果表明:得到的氮化硅由相互交错的长柱状β-Si3N4晶粒组成,微观结构均匀,α-Si3N4完全转变为β-Si3N4.经5.7GPa,1 770K且保温15min的超高压烧结,样品的相对密度达99.0%,Rockwell硬度HRA为99,Vickers硬度HV达23.3GPa.     

放电等离子体烧结陶瓷材料微观组织演变模拟

研究Matlab仿真环境下加载Moore控件,构建放电等离子体烧结陶瓷刀具无边界四方二维仿真环境,对用于高精密切削的陶瓷刀具微观组织进行基于元胞自动机的仿真模拟。结果发现:增加烧结温度、保温时间,均有助于促进陶瓷微观晶粒生长,提升其致密度;但随着烧结温度、保温时间的增加,其致密度增幅持续下降收敛。说明在当前工艺条件下,选择1 700℃烧结环境和20 min保温时间,可以达到最佳工艺效果。     

不同铁基合金助剂熔渗法制备PDC及其烧结形貌

在高温高压条件下(5.6GPa,1400℃),以不同铁基合金(Fe55Ni26Mn14Co5、Fe55Ni26Co19、FeNi36)为烧结助剂(熔渗质),采用高压熔渗技术制备了金刚石复合片(PDC)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了PDC的烧结组织形貌,对铁基合金的熔渗机制进行了探讨。实验结果表明,三种合金能够均匀渗透金刚石层,与金刚石颗粒形成了致密交错的网状结构,PDC结合界面复合牢固。腔体的压力差(δP)和温度梯度即为合金熔渗的驱动力。     

TiB2陶瓷的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结技术制备TiB2陶瓷。分析了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结体致密度及显微结构的影响。实验结果表明：随着烧结温度的提高，烧结体的致密度及晶粒大小均增加。延长保温时间，样品的晶粒有明显长大。提高升温速率，有利于抑制晶粒生长，但样品的致密度降低。在TiB2的烧结过程中，存在颗粒间的放电。在烧结温度为1500℃，压力为30MPa，升温速率为100℃／min，真空中由SPS烧结制备的TiB2陶瓷相对密度可达98％。     

高温合金加工用PcBN复合片的研制

为研究PcBN刀具在高温合金加工中的应用,通过优化黏结剂成分与cBN微粉的配比,利用国产一米压机,在高温高压的条件下烧结出了大直径的PcBN复合片。超声波扫描检测分析,烧结产品基本无分层、裂纹等缺陷。在同等的加工条件下,从车削高温合金的对比检测数据中,分析得出样品的PcBN刀具寿命已经达到国外竞品的水平。