定向多孔GH3536制备及其力学性能

以GH3536高温合金粉末为原料,通过添加稳定剂制得稳定的浆料,采用定向冷冻成形制备了定向多孔高温合金。结果表明:添加0.4%～1%(质量分数)的瓜尔豆胶或者1%～3%的羧甲基纤维素钠作为稳定剂可制备稳定的浆料;随着浆料固相含量从10 vol%增加到30 vol%,定向孔径从308μm减小到198μm,壁厚从81μm增加到223μm,其轴向抗压缩强度从10.72 MPa增加到75.02 MPa,径向抗压缩强度从9.2 MPa增加到78.49 MPa;采用固相含量10 vol%～30vol%的浆料制备的定向多孔高温合金是一种塑性材料,固相含量越高其吸能能力越好。     

定向多孔GH3536微观结构控制及其力学性能

以GH3536高温合金粉末为原料,通过添加稳定剂制得稳定的浆料,采用定向冷冻成型制备了定向多孔高温合金。结果表明：添加0.4~1wt.%的瓜尔豆胶或者1~3wt.%的羧甲基纤维素钠作为稳定剂可制备稳定的浆料;随着浆料固相含量从10vol.%增加到30vol.%,定向孔径从308μm减少到198μm,壁厚从 81μm增加到223μm,其轴向压缩强度从10.72MPa增加到75.02MPa,径向压缩强度从9.2MPa增加到78.49MPa;采用固相含量10~30vol.%的浆料制备的定向多孔高温合金是一种塑性材料,固相含量越高其吸能能力越好。     

不同结构纳米晶镍钴合金的力学性能

采用直流电沉积方法制备晶粒尺寸为15 nm的Ni-49.2%Co(质量分数)和16 nm的Ni-66.7%Co(质量分数)合金。采用XRD、TEM和MTS?810万能材料试验机对其微观结构和力学性能进行分析。结果表明：两种合金分别是单相FCC结构和FCC与HCP共存的双相结构。固溶强化和晶粒细化的作用使两种Ni-Co合金都具有很高的抗拉强度;且Co元素的引入降低材料的层错能,提高其应变硬化能力,使Ni-Co合金的塑性也明显提高;Ni-49.2%Co合金的抗拉强度(σb )和断裂伸长率(δ)分别为1650 MPa和9%,Ni-66.7%Co合金的σb和δ分别为2200 MPa和12%。Ni-66.7%Co合金中FCC和HCP结构相互协调,在变形过程中释放内应力,使材料应变硬化能力得以保持,所以获得更高的强度和塑性。     

孔隙率对20%BN/Si_3N_4复合多孔陶瓷力学与介电性能的影响

采用气氛烧结工艺,通过在原料中加入不同体积分数的PMMA球造孔剂制备了气孔率在32.5%～45.8%之间的20%BN/Si_3N_4(体积分数,下同)多孔复合陶瓷材料.显微组织结构分析表明由PMMA球分解造成的孔较为均匀地分布在基体中.研究了气孔率对复合陶瓷力学性能与21～33 GHz微波频率范围内介电性能的影响规律.三点弯曲强度随着气孔率的增加从197 MPa降低至141 MPa,介电常数和介质损耗也随着气孔率的增加而减少,介电常数与Maxwell-Garnet关系符合较好.     

醇类添加剂对冷冻浇注陶瓷的多孔结构及形貌的影响（英文）

采用冷冻浇注法制备具有层状多孔结构的氧化铝陶瓷。通过添加乙醇和正丙醇两种类型的醇类来改变水的凝固点,研究醇类的添加量及浆料的固态含量对水基氧化铝浆料的黏度、多孔陶瓷的微观结构、孔隙率和力学性能的影响。结果表明:随着浆料中乙醇和正丙醇含量的增加,浆料的黏度增加,氧化铝陶瓷的孔隙度降低;醇类的加入会使片层之间具有较好的连接从而增加多孔氧化铝陶瓷的抗压强度;当乙醇或正丙醇的添加量为30%(质量分数)时,对应的孔隙度最低,分别为68.52%和73.72%,而抗压强度最高,分别为18.2 MPa和15.0 MPa。     

SiCp／Mg-6Al-0．5Mn复合材料的组织与力学性能

采用压力浸渗制备了体积分数为51.5%的SiCp/Mg-6Al-0.5Mn镁基复合材料.通过力学性能测试与组织观察,研究了高体积分数SiC颗粒增强体对基体合金的显微组织与力学性能的影响.结果显示,在Mg-6Al-0.5Mn基体合金中加入体积分数为51.5%的SiC颗粒后,复合材料的压缩性能得到了大幅度的提高,室温下的抗压缩强度从329.5 MPa增大到624.8 MPa.SiCp/Mg-6Al-0.5Mn复合材料的组织致密,分布均匀,其断裂方式包括界面脱开、基体韧断和增强体开裂.SiC颗粒与基体之间发生了界面反应,生成了纳米级的Mg2Si化合物.     

Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1合金的铸态组织及力学性能

采用金属型铸造制备了Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1(摩尔分数)合金,并采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和力学试验等研究了合金的铸态组织和力学性能。结果表明,Mg_(97)Ni_1Gd_1Nd_1合金铸态组织主要由树枝状α-Mg和分布于枝晶间的长周期结构相组成;合金室温和300℃时的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为139 MPa、163 MPa、1.7%和131 MPa、192 MPa、6.7%,而300℃抗拉强度优于室温,呈现力学性能温度反常现象;合金室温压缩屈服强度、抗压强度和压缩塑性分别为159 MPa、364 MPa和14.9%,其压缩屈服强度高于拉伸强度,表现出室温屈服拉压不对称性。     

C/C-SiC-ZrC复合材料的制备及其力学性能

利用浆料浸渗技术将纳米ZrC粒子引入到CFRP先驱体中,裂解CFRP获得C/C-ZrC多孔体,然后采用液硅熔渗反应工艺制备了C/C-SiC-ZrC复合材料。使用SEM和XRD对材料微观形貌和组织进行了观察与分析。采用三点弯曲和单边缺口梁法(SENB)对C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别进行了测试。结果表明:采用浆料浸渗技术可以将纳米ZrC粒子均匀的弥散在C/C-ZrC多孔体中,随着引入ZrC纳米粒子含量的增多,C/C-ZrC多孔体孔隙率增大。经液硅熔渗反应后,获得的C/C-SiC-ZrC复合材料具有不同微观组织结构。力学性能测试发现,当纳米ZrC粒子含量为5%(质量分数)时,复合材料弯曲强度和断裂韧性达到了最大值;当ZrC粒子含量超过5%时,其弯曲强度和断裂韧性有所下降,表明适量纳米ZrC粒子的引入,可以改善C/C-SiC-ZrC复合材料的力学性能。     

合金元素及孔结构对Gasar镁合金力学性能及腐蚀性能的影响

采用金属-气体共晶定向凝固法(常称为Gasar工艺)成功制备藕状多孔Mg-Mn、Mg-Mn-Zn系合金,并研究合金元素及孔结构对藕状多孔镁合金力学性能及腐蚀性能的影响。研究结果表明：1wt.%Mn的添加,可以使藕状多孔纯镁的压缩强度从64MPa (孔隙率~36%)提升至74MPa (孔隙率~37%),而进一步添加1wt.%的Zn元素,材料的压缩强度增至115MPa (孔隙率~37%)。Zn 元素的加入可以提高藕状多孔 Mg-Mn合金的耐腐蚀性能,同时,藕状多孔Mg-1wt.%Mn-1wt.%Zn合金定向孔下方的圆锥状溶质富集区表现出良好的耐腐蚀性。孔径对藕状多孔材料腐蚀性能有一定的影响,当孔径尺寸为1026μm时,Gasar Mg-1wt.%Mn合金孔壁腐蚀较为严重,而当孔径降至306μm时,孔会被腐蚀产物封闭,孔壁的腐蚀程度较小。     

十二烷基苯磺酸钠对陶瓷结合剂及金刚石分散性的影响

采用溶胶–凝胶法制备陶瓷结合剂粉末和陶瓷结合剂/金刚石混合粉末以及相应的块体材料。研究分散剂(十二烷基苯磺酸钠)质量分数为0～4.02%时,其对陶瓷结合剂物相、耐火度、弯曲强度和热膨胀系数等的影响,以及其对M2.5/5金刚石在陶瓷结合剂/金刚石混合粉末中分散性的影响。结果表明：分散剂质量分数为1.34%时,陶瓷结合剂的耐火度、弯曲强度和热膨胀系数与未添加分散剂时相比未发生明显变化,其中耐火度为700℃、弯曲强度为45 MPa、热膨胀系数为4.3×10^-6℃^-1;当分散剂的质量分数从1.34%增加至4.02%时,陶瓷结合剂的耐火度降至600℃,弯曲强度降至28 MPa,热膨胀系数增至7.5×10^-6℃^-1;分散剂质量分数为1.34%时,M2.5/5金刚石均匀分散在陶瓷结合剂/金刚石复合材料中,且未引起复合材料的性能变化。     

Porosity and mechanical properties of porous titanium fabricated by gelcasting

Porous Ti compacts with large size and complex shape for biomedical applications were fabricated in the porosity range from 40.5% to 53.8% by controlling gelcasting parameters and sintering conditions. The experimental results show that the total porosity and open porosity of porous titanium compacts gelcast from the Ti slurry with 34 vol.% solid loading and sintered at 1100℃ for 1.5 h are 46.5% and 40.7%, respectively, and the mechanical properties are as follows： compressive strength 158.6 MPa and Young＇s modulus 8.5 GPa, which are similar to those of human cortical bone and appropriate for implanting purpose.     

凝胶注模成型工艺制备SiCw/Al2O3陶瓷复合材料的性能研究

对SiC2/Al2O3陶瓷的低粘度、高固相体积分数浓悬浮体的制备以及凝胶注模成型后坯体的性能和显微结构进行了研究,着重分析了长径比不同的2种SiC晶须及其添加量对坯体性能的影响.结果表明,坯体的相对密度、抗弯强度与SiC晶须的长径比和添加量有关,浆料的粘度随着晶须长径比和添加量的增大而增加.坯体的抗弯强度随着晶须添加量的增加呈现一种先上升后下降的趋势.凝胶注模成型后坯体结构均匀、致密,相对密度为60%,抗弯曲强度达38.5 MPa.通过显微结构观察,裂纹偏转、晶须拔出和晶须桥连是晶须增强的主要机制.     

高强低导热莫来石-刚玉轻质砖的制备

以高铝矾土、硅灰、聚苯乙烯球作原料,用凝胶注模工艺制备高强轻质莫来石-刚玉材料,确定最佳pH值和分散剂用量,并研究了烧成后样品的强度、气孔率、热导率、物相组成和微观结构.结果表明:最佳pH值为9,分散剂加入量为0.33%,当球料比为4:1 (mL·g~(-1))时,1550 ℃烧结出的样品密度为0.37 g/cm~3,气孔率达87.37%,热导率仅0.22 W/(m·K),强度高达2.17 MPa;材料主晶相为莫来石,并含有少量刚玉相,晶粒细小,气孔分布均匀,孔壁薄而完整并有封闭小气孔.     

粉末特性对多孔不锈钢制备工艺和结构的影响

以凝胶注模工艺为基础,结合微波烧结技术,制备了形状和孔隙可控的多孔不锈钢材料。采用扫描电子显微镜、密度仪、抗弯实验等手段研究了粉末粒径、粉末形状、固相含量等特性对多孔不锈钢制备工艺和孔隙形貌、孔隙率的影响。结果表明:粉末粒径越小,形状因子越大,胶体固相含量越高,制备得到的多孔不锈钢的孔隙率越高;粉末形状因子越小,多孔不锈钢的孔隙越不均匀;固相含量越高,虽然坯体强度有所提高,但凝胶体系的粘度也越大,流动性较差,适合不锈钢粉末凝胶注模的最佳固相含量在58%左右。通过控制颗粒直径、颗粒形状、固相含量及采用颗粒级配的方法,可实现对凝胶注模制备多孔不锈钢的孔隙结构和孔隙率的有效控制。     

Porous nickel–titanium alloy prepared by gel-casting

To explore the preparation of porous nickel–titanium alloy with excellent properties, larger size and complex shape, the premixed powder of Ni and Ti with atomic ratio of 1:1 was shaped by gel-casting. The effects of solids loading and the content of dispersant on flow ability of nickel–titanium slurry and the mechanical properties of nickel–titanium sintered body were studied. The drying models under different solids loading were also discussed.The results show that the viscosity of slurries significantly increases with an increase in solids loading. After a proper process of drying, the green body with complex shape is obtained. The sintered body with porosity rate reaching up to49.5 % and compression strength reaching to 364.74 MPa could meet the basic demands of implant materials.     

微米孔径多孔铝的制备及性能

为获得高强度的微米孔径多孔铝,通过真空压力烧结溶解工艺制备微米孔径多孔铝,对制备过程、微米孔径多孔铝的强度及渗透性能进行研究。结果表明:真空环境下的压力烧结可明显促进铝粉烧结,提高微米孔径多孔铝的抗弯强度;在压制压力500 MPa、烧结温度650℃、烧结时间2 h以及烧结压力150~200 MPa条件下可获得孔隙率44%~61%、平均孔径55~230μm的多孔铝;随着孔隙率和平均孔径的提高,微米孔径多孔铝的相对渗透系数增大;与尺寸相同、孔结构相似的多孔不锈钢相比,微米孔径多孔铝具有较好的渗透性能和较高的耐压破坏比强度。     

高强度多孔氮化硅陶瓷的制备及性能研究

以氮化硅为原料,以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺和无压烧结工艺,制备出具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为10vol%的基础上,研究烧结温度和保温时间对多孔氮化硅陶瓷材料的气孔率、孔径尺寸分布、物相组成及显微结构的影响,分析抗弯强度与结构之间的关系。结果表明,通过改变烧结温度和保温时间,可制备气孔率63.3%~68.1%的多孔氮化硅陶瓷;气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.97~1.42μm;抗弯强度随烧结温度提高或保温时间延长单调增大,在1750℃保温1.5h下达到最大值(74.2±8.8)MPa。     

低弹性模量Ti/W多孔复合材料的组织和力学性能

利用粉末冶金法制备了Ti/W(15wt%)颗粒增强多孔复合材料,对其抗弯强度和弹性模量进行了测试。利用环境扫描电镜(ESEM)观察了微观组织、断口形貌,并分析了它们与力学性能之间的关系;利用X射线能谱仪分析了Ti/W多孔复合材料中的元素含量和分布情况。结果表明,Ti/W(15wt%)颗粒增强多孔复合材料的三点弯曲强度为603MPa,弯曲弹性模量为26.4GPa;复合材料存在许多孔洞且孔洞内壁圆润光滑,这些均匀分布的孔洞是获得低弹性模量复合材料的主要原因。     

Novel fabrication of forsterite scaffold with improved mechanical properties

In this study, the macroporous forsterite scaffolds with highly interconnected spherical pores, with sizes ranged from 50 to 200 μm have been successfully fabricated via gelcasting method. The crystallite size of the forsterite scaffolds was measured in the range 26-35 nm. Total porosity of different bodies sintered at different sintering temperatures was calculated in the range 81-86%, while open porosity ranges from 69 to 78%. The maximum values of compressive strength and elastic modulus of the prepared scaffolds were found to be about 2.43 MPa and 182 MPa, respectively, which are close to the lower limit of the compressive strength and elastic modulus of cancellous bone and the compressive strength is equal to the standard for a porous bioceramic bone implant (2.4 MPa). Transmission electron microscopy analyses showed that the particle sizes are smaller than 100 nm. In vitro test in the simulated body fluid proved the good bioactivity of the prepared scaffold. It seems that, the mentioned properties could make the forsterite scaffold appropriate for tissue engineering applications, but cell culture and in vivo tests are needed for more confidence.     

Ti- 6Al-4V/hydroxyapatite composite coatings prepared by thermal spray techniques

The poor mechanical properties of hydroxyapatite (HA) can be enhanced by forming a composite with a bioinert and mechanically strong metal alloy such as Ti-6A1-4V. Biomedical composites composed of titanium alloys and HA can offer concomitant bioactive properties as well as good mechanical strength and toughness. This paper describes an attempt to improve coating mechanical properties by forming a composite composed of HA and Ti-6A1-4V. Several compositions (20, 33, and 80 wt % HA) were prepared. Subsequent examination of the plasma-sprayed coatings revealed alternating HA-rich and titanium-rich lamella microstructures. The HA-rich regions appeared porous as a result of poor interparticle adhesion, with the 80 wt% HA coatings having the highest porosity. Mechanical property analysis showed the 20 wt% HA coating to have the highest storage modulus (∼60 GPa). This coating also had the highest bond strength (≥20 MPa max). The coatings tended to exhibit increased bond strength at thicknesses less than or equal to 60 μm. The excellent bond strength of the Ti-6A1-4V/HA composite is caused by the superior interfacial bond between the Ti-6Al-4V-rich splats and the substrate. The encouraging development of this composite raises the possibility of its use as a bond coat for plasma-sprayed HA on titanium-alloy implants.