显微结构对Si3N4力学性能和热导率的影响分析

以MgSiN_2、Y_2O_3和Yb_2O_3为添加剂,通过1 800℃热压烧结制备Si_3N_4陶瓷,研究显微结构对Si_3N_4力学性能和热导率的影响。结果表明,不同烧结助剂制备的Si_3N_4的相对密度均在99%以上。分别添加MgSiN_2、Y_2O_3和Yb_2O_3的Si_3N_4样品,晶粒尺寸依次降低,并且断裂韧性、抗弯强度和热导率均依次降低。高长径比的长棒状β-Si_3N_4晶粒能增加Si_3N_4材料的抗弯强度和断裂韧性。采用MgSiN_2作为烧结助剂促进Si_3N_4晶粒生长,Si_3N_4的热导率较高。以MgSiN_2作为添加剂的Si_3N_4具有较好的性能,其热导率、抗弯强度和断裂韧性分别为64.37 W·m~(-1)·K~(-1)、840 MPa和6.96 MPa·m~(1/2),满足绝缘散热基板的需求。     

氮化硅基陶瓷刀具材料力学性能和显微结构的研究

研究了混料介质、超声分散、烧结助剂以及纳米第二相颗粒对自增韧氮化硅陶瓷刀具材料的显微结构和力学性能的影响。结果发现:加入5%Y_2O_3+5%La_2O_3+5%CeO_2烧结助剂的Si_3N_4粉体,以水作为混料介质并对混合浆料进行超声分散处理后,在温度为1700~1800℃下、保温40min、压力30MPa条件下热压烧结,材料的综合力学性能较好,抗弯强度可达1002·1Mpa,断裂韧性达8·2MPa·m1/2,硬度13·56GPa。SEM试验表明材料的显微组织结构均匀,β-Si_3N_4呈现长棒状交错排列;添加纳米TiC7N3第二相颗粒的氮化硅基陶瓷刀具材料后,β-Si_3N_4的长径比明显减小,晶界中嵌入了第二相粒子,材料的抗弯强度有所降低,但硬度和韧性则有所升高。     

Y_2O_3掺杂对CaTiO_3陶瓷烧结性能和微观结构的影响

以CaO和TiO2为原料,外加质量分数分别为0,1%,2%,3%,4%的Y_2O_3后,分别在1 300,1 400℃保温3h烧结制备CaTiO_3陶瓷,研究Y_2O_3掺杂量和烧结温度对陶瓷物相组成、晶体结构、烧结性能和微观结构的影响.结果表明:随着Y_2O_3掺杂量的增加,CaTiO_3的晶胞体积先增大后减小,Y~(3+)置换Ti~(4+)使CaTiO_3晶胞体积增大,置换Ca~(2+)则使晶胞体积减小;随Y_2O_3掺杂量的增加或烧结温度的升高,陶瓷的烧结线收缩率和体积密度均增大;随Y_2O_3掺杂量的增大,陶瓷的显微结构更为致密,CaTiO_3晶粒尺寸先增大后减小,晶粒形状由不规则台阶状转变为规则形状.     

石墨烯添加量对无压烧结石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料性能的影响

在碳化硅粉中添加质量分数为1%~5%的石墨烯,采用无压烧结工艺在2 190℃保温1h制备石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料物相组成、密度和力学性能的影响。结果表明:该复合材料由碳化硅相及少量石墨相组成;随着石墨烯添加量的增加,复合材料的密度下降,相对密度变化较小,抗弯强度和断裂韧度先增大后减小,硬度下降;当石墨烯的质量分数为3%时,复合材料的抗弯强度为395 MPa、硬度为89HRA、断裂韧度为6.0 MPa·m1/2,综合力学性能最好。     

造粒粉体松装密度对氮化硅陶瓷球烧结致密化的影响北大核心

以α-Si_(3)N_(4)粉为原料,Y_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)为烧结助剂,通过控制喷雾干燥塔进口温度、喷片孔径制备不同松装密度的造粒粉体,采用气压烧结工艺制备Si_(3)N_(4)陶瓷球,研究造粒粉体松装密度对Si_(3)N_(4)陶瓷球烧结致密化的影响。结果表明:随造粒粉体松装密度的增大,Si_(3)N_(4)陶瓷球致密化程度先增大后减小;当松装密度为0.89 g/cm^(3)时,Si_(3)N_(4)陶瓷球显微气孔最少,致密化水平最好,致密化程度最高,力学性能最优,其抗弯强度为995 MPa,压碎载荷比为67%,断裂韧性为6.41 MPa·m^(1/2),维氏硬度为1505 HV_(10)。     

反应烧结制备AlON-AlN复相陶瓷及其性能

以AlN和Al2O3为原料、Y2O3为烧结助剂,在氮气气氛下无压反应烧结制备了AlON-AlN复相陶瓷;用XRD及SEM等方法对复相陶瓷的物相组成和显微结构进行了表征;研究了烧结温度、Al2O3及Y2O3加入量对复相陶瓷的烧结性能、力学性能和热导率的影响。结果表明:在1 650~1 800℃范围内反应烧结可以得到AlON-AlN复相陶瓷;其抗弯强度和热导率均随着烧结温度的升高先增大后减小,分别在1 750℃与1 700℃时达到最大值(378 MPa,38 W.m-1.K-1);随着Al2O3加入量的增加,复相陶瓷的抗弯强度先增大后减小,当Al2O3加入量为30%时达到最大值,其热导率则随着Al2O3加入量的增加呈明显下降趋势;随着Y2O3加入量的增加,抗弯强度不断增大,而热导率则先增大后减小,在Y2O3加入量为3%时达到最大值41 W.m-1.K-1。     

铬含量对Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3合金高温抗氧化性能及室温力学性能的影响

利用粉末冶金方法制备了名义成分(质量分数/%)为Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3(x=5,10,15,20)合金,研究了铬含量对烧结后合金物相组成、显微组织、高温抗氧化性能及室温力学性能的影响。结果表明:随着铬含量的增加,合金中的孔洞减少,相对密度增大,硬度和抗弯强度提高;当烧结温度为1 270℃、铬质量分数为20%时合金的性能最优,硬度和抗弯强度分别为352 HV和1 605 MPa;高含量铬促进了连续致密Al_2O_3保护膜的生成,从而降低了合金的氧化速率,提高了合金的高温抗氧化性能。     

反应烧结制备AION-AIN复相陶瓷及其性能

以AlN和Al2O3为原料、Y2O3为烧结助剂,在氮气气氛下无压反应烧结制备了AlON-AlN复相陶瓷;用XRD及SEM等方法对复相陶瓷的物相组成和显微结构进行了表征;研究了烧结温度、Al2O3及Y2O3加入量对复相陶瓷的烧结性能、力学性能和热导率的影响.结果表明:在1 650～1 800℃范围内反应烧结可以得到AjON-AlN复相陶瓷;其抗弯强度和热导率均随着烧结温度的升高先增大后减小,分别在1 750℃与1 700℃时达到最大值(378MPa,38 W·m-1·K-1);随着Al2O3加入量的增加,复相陶瓷的抗弯强度先增大后减小,当Al2O3加入量为30%时达到最大值,其热导率则随着Al2O3加入量的增加呈明显下降趋势;随着Y2O3加入量的增加,抗弯强度不断增大,而热导率则先增大后减小,在Y2O3加入量为3%时达到最大值41 W·m-1·K-1.     

MgO-Y2O3烧结助剂对光固化成形Si3N4陶瓷显微结构及性能的影响

采用MgO-Y₂O₃作为烧结助剂，利用光固化成形技术、结合气压烧结方法制备了高致密化程度和高性能的Si₃N₄陶瓷。研究了Mg O-Y₂O₃烧结助剂总掺量对光固化成形Si₃N₄陶瓷的相对密度、物相组成、显微结构、热学和力学性能的影响。研究结果表明，随着Mg O-Y₂O₃烧结助剂总掺量的增加，光固化成形Si₃N₄陶瓷的相对密度和平均晶粒尺寸逐渐增大，总掺量为10wt%时，达到最大值，分别为99.01%和0.82μm；而热导率和抗弯强度均呈先增大后降低的变化趋势，并在8wt%达到最大值，分别为59.58 W·m^-1·K^-1和915.54 MPa。     

Al_2O_3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料的微观结构与性能

采用真空热压烧结技术制备了纳米TiC体积分数为3%~5%的Al2O3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料,并对其力学性能、相对密度、微观结构和三点弯曲断口形貌进行了研究。结果表明:微纳陶瓷复合材料中存在非典型的灰芯/白环结构;复合材料的断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形式;添加的纳米粒子分布于Al2O3基体晶粒的内部与晶界,形成了晶内/晶界型结构,细化了晶粒,强化了晶界,提高了复合材料的强度和相对密度,其抗弯强度、断裂韧度、硬度和相对密度分别为970MPa,5.5MPa·m1/2,20.4GPa和99.5%。     

稳定氧化锆陶瓷的研究现状

综述了国内外稳定氧化锆陶瓷研究的现状及其发展趋势,稳定剂对氧化锆的稳定作用,单一稳定和复合稳定氧化锆陶瓷的性能对比以及近年来其他稳定剂（Nb2O5、Ta2O5、La2O3等）对氧化锆的稳定作用的研究进展。     

铅基钙钛矿结构微波介质陶瓷的制备工艺研究

采用液相助烧的烧结工艺制备了PbCaFeNb高εr微波介质陶瓷材料，并研究了液相助烧剂对降低烧结温度的影响，同时研究了成型压力、烧结工艺对材料微观组织及微波性能的影响。结果发现：掺杂Bi2O3和MnO2后，即改善了材料的性能又降低了烧结温度，低温烧结时，随成型压力增大，材料密度呈上升趋势，在一定范围内使得材料品质因数Qf提高，选择恰当的煅烧温度和适当提高烧结温度及延长烧结时间和保温时间可以提高材料的Qf。     

热挤压成形用纳米Fe_3O_4粒子改性润滑油润滑性能研究

采用化学共沉淀法制备了表面经油酸修饰的纳米Fe3O4粒子,在透射电镜下研究了纳米粒子的粒径大小、形貌及其分散性,在MRS-10D四球摩擦试验机上测试了添加纳米Fe3O4粒子润滑油的承载能力,在CSS-2220型电子万能试验机上,研究了添加纳米Fe3O4粒子的润滑油在LY12热挤压成形过程中的润滑性能,并与传统的添加微米级石墨润滑油的润滑性能和润滑效果进行了对比。试验结果表明:所制备的纳米Fe3O4粒子呈球形、平均粒径为10nm,在润滑油中具有很好的分散性,用其作润滑油添加剂时,可以明显改善润滑油的承载能力;与微米级石墨粉作热挤压润滑油添加剂的润滑性能相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油可使挤压时的挤压力明显降低,在所添加的体积浓度相同时,最大可使挤压力降低32%,同时避免了被挤压件表面残碳现象的发生,提高了被挤压件的表面质量。     

Ti_3SiC_2材料的力学性能及抗损伤机制

利用反应烧结技术得到了纯度为93.0%的Ti3SiC2块体材料;测试了该材料的断裂强度和硬度;用XRD、SEM等方法分析了材料的物相组成、断口形貌和损伤机制;用TG/DTA法分析了气孔产生的原因.结果表明:1 250℃烧结Ti3SiC2材料的抗弯强度为105.59 MPa,硬度为101 HB;其强度随Ti3SiC2含量的增加而增大;材料的抗损伤机制是通过晶粒破碎、穿晶断裂、分层、拔出等形式来消耗能量,从而阻止了裂纹的扩展,表现出了一定的微塑性.     

TiAl合金表面等离子喷涂双层涂层组织与性能的研究

用等离子喷涂法在TiAl合金基体表面喷涂得到由CoNiCrAlY粘结层和ZrO2 Y2O2陶瓷外层组成的双层结构的热障涂层，进行了高温氧化试验并用SEM和光学显微镜观察分析了涂层的组织及形貌。结果表明：粘结层厚度为60μm，陶瓷外层厚度为250μm。喷涂后试样高温抗氧化能力提高。     

La2O3对ZL108镍基激光熔覆层摩擦学性能的影响

利用激光在ZL108的表面上熔覆镍基自熔合金粉末,并对添加和不添加La2O3的熔覆层进行检测和比较。结果表明,添加La2O3可以提高熔覆层的硬度、耐磨性,降低摩擦因数。La2O3对改善熔覆层的摩擦学性能起到了较大的帮助。     

莫来石基陶瓷材料耐磨性能的研究

研究了莫来石基陶瓷的化学组成、显微结构和烧结温度等对其耐磨性能的影响规律。结果表明：ＺｒＯ２引入莫来石中可显著提高陶瓷的耐磨性能。摩擦过程中,ｔ－ＺｒＯ２会发生应力诱导相变,消耗裂纹成核和扩展的能量,并可使陶瓷的组织结构致密、晶粒间强度提高,降低沿晶断裂现象,氧化锆和氧化铝协同增韧莫业石陶瓷具有更好的耐磨性能,Ａｌ２Ｏ３颗粒的引入增加了陶瓷的硬质相,并提高了陶瓷的力学性能,Ａｌ２Ｏ３颗粒的体积含量     

一种含纳米粒子的烧结青铜机械密封材料

采用放电等离子体烧结工艺研制了一种含石墨、镍和氧化铝纳米粒子的青铜自润滑复合材料,并对其力学、摩擦学及加工性能进行了研究。实验结果表明:纳米石墨粒子成网状分布,使材料脆化;纳米粒子起到了预期的活化烧结及抗磨效果;用该材料制成的动密封环通过了1 000 h以上的台架考核。     

超宽温区负温度系数热敏电阻材料的开发

以稀土氧化物Y_2O_3、CrO_3、MnO_2为原料,采用氧化物法开发出超宽温区(25～1 000 ℃)具有热敏特性,B值在低温段与高温段分段稳定的新型NTC(负温度系数)热敏电阻材料.经实验制得aY_2O_3-bYCr_(0.5)Mn_(0.5)O_3(a+b=1)高温热敏材料,其室温电阻率为1.0～50 MΩ·cm,低温段(25～700 ℃)B值为3 500～5 500 K,高温段(700～1 000 ℃)B值为6 500～8 500 K.     

冷挤压成形用纳米改性润滑油润滑性能研究

采用化学共沉淀法制备了亲油性的、粒径为10 nm球形Fe3O4粒子,在CSS-2220型电子万能试验机上对LY12进行冷挤压成形试验,研究了纳米Fe3O4粒子作冷挤压润滑油添加剂的润滑性能,并与传统的“氟硅化-皂化”润滑方法及添加微米石墨润滑油的润滑性能进行了对比。结果表明:与传统“氟硅化-皂化”的润滑效果相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油,可明显降低冷挤压件的表面粗糙度,提高挤压件的表面质量;与微米级石墨粉作冷挤压润滑油添加剂的润滑效果相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油在提高挤压件表面质量的同时使挤压时的挤压力明显降低。