纳米/微米Al2O3-ZrO2复相陶瓷SHS制备与显微结构

通过在(CrO3 Al)燃烧体系添加ZrO2(4molY2O3)组元，利用SHS技术可以制备具有亚共晶、共晶和过共晶成分的Al2O3-ZrO2复相陶瓷。复相陶瓷基体组织主要由层片状和纤维状共晶组织所构成。在亚共晶成分复相陶瓷中，纤维状共晶组织体积分数较高，ZrO2纤维直径已达到纳米／微米尺度；在过共晶复相陶瓷中，层片状共晶组织体积分数较高，Al2O3-ZrO2两相层片间距基本在亚微米范围内。基于燃烧合成与凝固理论分析可认为，本试验所获得的复相：陶瓷是通过SHS原位结晶及在大过冷条件下、熔体发生共生共晶反应生成的。所以在本试验条件下，只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米／微米级尺度上的1—3复合的Al2O3-ZrO2纳米／微米晶内型复相陶瓷。     

Al2O3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al2O3-ZrO2（3Y）-Spinel纳米复合粉体，其颗粒大小为20-30nm，粒度分布均匀，无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷，结果表明：由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al2O3的致密化，纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低，其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明：在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力，变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中，材料没有出现明显的应变软化，显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。     

SHS制备纳米/微米Al2O3-ZrO2复相陶瓷力学行为研究

Al2O3-ZrO2复相陶瓷相对密度与硬度均随ZrO2体积分数增加而下降,复相陶瓷的硬度和晶粒尺寸的关系符合正Hall-Patch关系.vickers压痕试验发现,该复相陶瓷的压痕裂纹系统属于中位裂纹系统,而引发复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg;Vickers压痕SEM形貌观察显示,亚共晶成分复相陶瓷具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为.裂纹扩展路径的SEM观察,该复相陶瓷中的裂纹扩展主要受晶内型结构共晶组织中ZrO2纳米相所控制;XRD物相定量分析表明在该复相陶瓷的增韧行为中,ZrO2相所具有的传统的应力诱发相变增韧机制和微裂纹增韧机制较微弱,而纳米相增韧机制则发挥着决定性作用,使得该复相陶瓷中的晶界和相界对陶瓷断裂行为有着极大的影响.     

Al2O3和Sialon陶瓷中LiTaO3第二相的断裂行为

将LiTaO3压电陶瓷颗粒分别添加到Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中，通过对复相陶瓷试样断口形貌和裂纹扩展路径的观察，研究了Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中LiTaO3第二相的断裂行为。研究结果表明：Al2O3和Sialon陶瓷基体的断裂均为沿晶断裂，LiTaO3压电陶瓷颗粒的断裂为穿晶断裂，在LiTaO3第二相的断口上，观察到了许多断裂台阶，这些断裂台阶是由于试样断裂时，裂纹扩展过程中遇到LiTaO3晶粒内的90°电畴发生裂纹偏转和分支引起的。     

Al_2O_3-ZrO_2-Spinel三元纳米复相陶瓷超塑性变形及组织演变

采用真空热压烧结工艺制备了三元纳米复相陶瓷并进行了超塑性压缩试验.结果表明:纳米复相陶瓷中的第二相在烧结和变形过程中有效地阻止了基体Al_2O_3的晶粒长大.在1650 ℃材料表现出良好的高应变速率超塑变形能力,变形抗力小于30 MPa.微观组织观察表明由于变形过程中存在有益压应力,材料变形后晶界处未出现空洞,经变形量为60%的压缩变形后材料中存在较高密度的位错,位错主要存在于尖晶石和氧化锆第二相中,基体Al_2O_3的晶粒仍为等轴状,表明位错运动对晶界滑移起到了积极地协调作用.     

Al2O3-TiO2复相陶瓷涂层在动态LBE中的耐腐蚀行为

目的分析研究Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动铅铋合金中的耐腐蚀行为。方法以纯Ti粉末、Fe Al粉末、CrFe粉末为原料制得复合粉末,在CLAM钢基材表面上采用热喷涂-激光原位合成复合工艺制备了Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层。试样在500℃,流速为0.3 m/s的液态铅铋合金中进行了时长1000 h的动态腐蚀实验,分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析测试手段对涂层试样在动态LBE中的耐腐蚀行为进行了研究表征。结果在CLAM钢基材表面制备的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层表面形貌整体较腐蚀前仍保持完好,涂层物相成分保持稳定,截面分析显示铅铋合金在腐蚀过程在涂层中未见渗透;而没有涂层保护的CLAM钢基材在腐蚀后表面发生明显的氧化腐蚀现象,生成结构疏松的Fe3O4氧化层,铅铋合金在氧化层中有扩散分布。结论通过火焰热喷涂-激光原位合成复合工艺在CLAM钢表面制备得到的Al_2O_3-TiO_2复相陶瓷涂层在高温流动的铅铋合金腐蚀条件下组织结构稳定,具有良好的适用性,能有效地阻止高温流动铅铋合金对CLAM钢基体材料的腐蚀。     

Al2O3/ZrO2纳米/微米结构自生复相陶瓷组织与性能

通过在铝热剂中添加质量分数为25%的ZrO2(4Y)粉末,借助SHS原位合成技术,快速、直接地制备出t-ZrO2纳米/微米纤维为第2相、Al2O3为基体的晶内型结构复相陶瓷,研究其微观结构、合成机理与力学性能.研究得出,该复相陶瓷是高温陶瓷熔体在SHS所造成的大过冷条件下发生共生共晶反应生成的,SEM与XRD分析表明t-ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制非常微弱,裂纹扩展主要受纳米/微米晶内型结构控制,从而呈现出强烈的裂纹偏转韧化机制.     

Co包覆Al2O3/TiCp复相陶瓷抗热震性能及显微结构

采用急冷强度法对Al2O3-TiC-Co复相陶瓷在225～1025℃的范围进行了抗热震性试验。结果表明,温差200℃时抗弯强度下降不明显,温差大于300℃时抗弯强度开始明显下降。通过对热震后试样的相结构及微观结构的分析发现,当预热温度为1025℃(即热震温差为1000℃)时,试样发生了氧化反应。随着热震温差的升高,试样的显微结构越来越疏松,出现了较多的孔洞,这是导致材料热震后强度明显下降的一个主要原因。通过400℃热震温差的循环热震实验,表明随着循环次数的增加,抗弯强度随着下降,但下降的幅度将逐渐减缓。     

复相Al2O3／SiSw陶瓷与不锈钢的钎焊工艺

采用氩气保护下的活性金属钎焊法对碳化硅晶须增韧氧化铝陶瓷（Al2O3/SiCw）与不锈钢（1Cr18Ni9Ti）进行了钎焊。通过对钎料润湿性的研究确定钎焊试验的温度和时间范围；通过剪切试验研究了钎焊工艺参数对接头强度的影响。试验结果表明，升高温度和增加时间均会提高钎料对陶瓷的润湿性，且温度超过950℃或时间超过15min后，润湿角下降不明显。在氩气下，用Ag-Cu-Ti3钎料对陶瓷与不锈钢进行钎焊可以获得好的效果。钎焊工艺参数对接头强度影响很大，在钎焊温度为900℃、钎焊时间为15min时，钎焊接头的强度平均可达到72MPa。     

纳米Al2O3-40%TiO2复相陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备Al2O3?40%TiO2纳米结构颗粒增强镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同载荷和速度条件下的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni、α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石型-TiO2等相组成,其摩擦因数和磨损失重较镍基合金涂层显著降低。在轻载3 N 时,复合涂层磨损表面的接触应力较低,主要发生微观切削磨损;当载荷上升至6~12 N时,接触应力高于磨损表面的弹性极限应力,复合涂层的磨损机理变为多次塑变磨损、微观脆性断裂磨损和磨粒磨损。随着速度的增大,磨损表面的接触温度逐渐升高,复合涂层以多次塑变磨损、疲劳磨损和粘着磨损为主。     

大晶粒7050铝合金的超塑变形行为研究

对7050铝合金进行固溶处理,随后在应变速率为1.0×10-4～1.0×10-1 s-1,温度为420℃及460℃的条件下进行拉伸测试。采用光学显微镜、扫描电镜及背散射技术对变形后的试样进行了检测。结果显示,在应变速率为1.0×10-1 s-1且温度为460℃时,铝合金具有最大的超塑性,伸长率达273%;在此变形条件下,塑性变形过程基本处于稳定状态,应力保持不变。微观组织从粗大晶粒变为双峰结构,并继续转变为接近均匀的细晶粒;随着超塑性应变的增加,动态复原过程从动态再结晶与动态回复转向完全动态再结晶。     

Consolidation of Al2O3/Al Nanocomposite Powder by Cold Spray

While the improvement in mechanical properties of nanocomposites makes them attractive materials for structural applications, their processing still presents significant challenges. In this article, cold spray was used to consolidate milled Al and Al₂O₃/Al nanocomposite powders as well as the initial unmilled and unreinforced Al powder. The microstructure and nanohardness of the feedstock powders as well as those of the resulting coatings were compared. The results show that the large increase in hardness of the Al powder after mechanical milling is preserved after cold spraying. Good quality coating with low porosity is obtained from milled Al. However, the addition of Al₂O₃ to the Al powder during milling decreases the powder and coating nanohardness. This lower hardness is attributed to non-optimized milling parameters leading to cracked particles with insufficient Al₂O₃ embedding in Al. The coating produced from the milled Al₂O₃/Al mixture also showed lower particle cohesion and higher amount of porosity.     

锻态Ti3Al基合金超塑压缩的力学行为及组织演变

Ti3Al基的Ti-24A1-14Nb-3V-0.5Mo(at%)合金为非理想的超塑材料.用超塑压缩方法研究了合金的超塑变形行为,分析了变形量和应变速率对流变应力及组织演变的影响.结果表明所研究合金的最佳超塑变形温度为980 ℃.在980 ℃,2×10-3s-1的条件下,应变速率敏感性指数值为0.55.应变速率对合金超塑压缩时的力学行为和组织演变有显著的影响.     

Zn-2.5Al合金超塑变形的研究

用恒载荷和恒速度蠕变法研究了 Zn- 2 .5Al合金的超塑变形特性 ,测定了 Zn- 2 .5Al合金的应变速率敏感指数 m值和超塑变形激活能 Q值。     

Zn-10Al合金超塑变形的研究

用恒载荷蠕变法研究了Ｚｎ１０Ａｌ合金的超塑变形特性,测定了Ｚｎ１０Ａｌ合金的应变速率敏感指数ｍ值和超塑变形激活能Ｑ值。     

β型γ-TiAl合金的组织特征及其超塑性变形行为

研究了热变形作用下β型γ-Ti Al合金Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.5B(at%)的组织演变过程,以及锻态组织的高温超塑性变形行为。结果表明:包套锻造过程中,层片晶结构发生快速分解L(α/γ)→γ+β,γ和β晶粒发生显著的动态再结晶,锻态组织主要由大角度晶界的γ和B2细晶组成;该合金大角度晶界为主的γ+B2/β细晶变形组织在900~950℃之间表现出典型的低温超塑性变形行为,950℃/1.0×10-4 s-1时延伸率可达405%;超塑性变形过程中残余层片晶结构完全分解,γ和B2/β晶粒进一步动态再结晶细化;γ和B2/β晶粒的晶界滑移是该合金超塑性变形的主要变形机制。     

ZrB2在Al2O3-ZrB2复相陶瓷中的增韧性能

常压烧结制备了Al2O3和20wt%ZrB2/Al2O3复合陶瓷,用XRD和金相显微镜、SEM分析了其相组成、微观结构、断裂形貌,并用压痕法计算了陶瓷的断裂韧性。结果表明：Al2O3陶瓷自1500℃开始其相对密度超过99%,维氏硬度达到1897HV,断裂韧性为5.2?.3MNm-3/2;20wt%ZrB2/Al2O3复合陶瓷在1450℃时相对密度超过98%,维氏硬度达到1807HV,断裂韧性为6.7?.2MNm-3/2。微观形貌观察表明,ZrB2/Al2O3复合陶瓷韧性的增加是由于弥散分布的ZrB2在Al2O3陶瓷基体中起到遏制裂纹扩展和钉扎双重作用的结果。     

低温环境下Ti6Al4V合金超塑性拉伸变形行为分析

通过在低温(700⁸50℃)环境下,对未经预处理的Ti6Al4V合金板材进行超塑性拉伸变形,分析其超塑性变形能力和力学行为,并对其低温超塑性变形机制进行了研究。结果表明:Ti6Al4V合金在常压空气中具有优异的的低温超塑性变形性能;在700850℃)环境下,对未经预处理的Ti6Al4V合金板材进行超塑性拉伸变形,分析其超塑性变形能力和力学行为,并对其低温超塑性变形机制进行了研究。结果表明:Ti6Al4V合金在常压空气中具有优异的的低温超塑性变形性能;在700⁸50℃温区内应变速率敏感性指数约为0.3;850℃条件下,Ti6Al4V合金的超塑性变形机制为晶界滑动;700850℃温区内应变速率敏感性指数约为0.3;850℃条件下,Ti6Al4V合金的超塑性变形机制为晶界滑动;700⁷50℃时合金发生非典型超塑性变形。     

Zn-5Al共晶合金的恒载荷超塑性拉伸试验

用恒载荷法研究了Zn－5Al共晶合金的超塑变形特性，测定了应变速率敏感指数m值和超塑变形激活能Q。结果表明，Zn-5Al共晶合金在恒载荷条件下，不同的应变值对应不同的应变速率敏感指数m，随应变速率的增加m值半大，而超塑性流动的粘滞系数η值减小；超塑拉伸前对轧态试样进行保温处理将增加变形抗力和降低伸长率。这是由于合金在保温处理过程中通过回复和再结晶释放了储能，降低了超塑变形动力的缘故。