第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响

用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同增强相的MoSi2基复合材料，系统研究了第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响，探讨了MoSi2基复合材料的断裂方式及增韧机制。结果表明：第二相颗粒的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性；ZrO2对提高断裂韧性最有效，其中20％ZrO2／MoSi2材料达到6．8Mpam，比纯MoSi2提高了95．4％，表现为微裂纹增韧和弥散强化；β-Si3N4对提高显微硬度、抗压强度最有效，其中20％β-Si3N4／MoSi2分别达到16．01Gpa与2260Mpa，比纯MoSi2提高了31．7％与119．4％，表现为细晶强化；同时加入ZrO2与β-Si3N4能起到相变增韧和细晶强化的协同作用，表现出最佳的强韧性能，其中，10％ZrO2／20％β-Si3N4／MoSi2的维氏硬度、抗压强度、断裂韧性分别比MoSi2提高了24．7％、104.3％、90％。     

金属Al对β-Si3N4烧结的作用

以闪速燃烧氮化法合成的β-Si3N4为原料，在1600℃的低氧分压条件下，通过加入金属Al和Y2O3，实现了β-Si3N4的烧结。通过热力学分析以及X射线衍射和扫描电镜能谱分析可知，烧后试样的主要矿物相为氮化硅、赛隆和莫来石，并且金属Al只有在体系中存在液相的条件下才能发挥促烧结的作用。     

MoSi2基复合材料的摩擦学行为

采用热压烧结工艺,制备了TiC、TiCN和TiB2增强的MoSi2基复合材料.考察了MoSi2基复合材料的力学性能和摩擦学性能,采用扫描电子显微镜观察了复合材料的磨损表面形貌.结果表明MoSi2-TiB2显示出了良好的烧结性能;第2相陶瓷的加入明显地提高了MoSi2的力学性能和摩擦学性能,其中MoSi2-TiC尤为明显.MoSi2磨损表面粗糙,并伴有一些微裂纹;MoSi2-TiC和MoSi2-TiCN磨损表面存在微犁削现象及一些剥落坑;MoSi2-TiB2磨损机制为轻微的磨粒磨损.     

单一添加剂对制备长柱状β-Si3N4的影响

通过添加单一稀土氧化物CeO2,Nd2O3,Eu2O3,Yb2O3和MgO烧结制得长柱状β-Si3N4晶种以用于增韧适合应用于轧辊的氮化硅陶瓷.X射线衍射(XRD)分析表明,这5种添加剂都能有效促进氮化硅从α相到β相的转变;扫描电镜(SEM)分析表明,4种稀土氧化物所制备的晶种其形貌完整性和表观长径比优于MgO添加剂所制备的晶种,而添加离子半径相对较小的Eu2O3和Yb2O3所得β-Si3N4晶种形貌完整性和表观长径比又要优于添加离子半径相对较大的CeO2和Nd2O3,其表观长径比分别为5.33和5.14.     

WSi2和La2O3增强的MoSi2基复合材料的制备和磨损特性

MoSi2具有高熔点、中等密度、高热导率和强抗氧化性能，同时具有高硬度和高弹性模量，是很好的耐磨材料，可用于室温和高温的腐蚀或氧化环境中。但MoSi2在常温下断裂韧性差、高温时强度低的缺点严重限制了MoSi2基结构材料的发展。有文献报道，通过加入WSi2可显著提高MoSi2的强度和韧性，加入La2O3后MoSi2的断裂韧性增加约50％。     

碳纳米管改性MoSi2复合材料的研制及结构性能研究

采用热压烧结技术制备了碳纳米管（CNTs）改性MoSi2复合材料，在制备过程中发现采用十二烷磺酸基钠（C12H25SO3Na）作为分散剂可以有效地解决碳纳米管的分散问题。利用XRD研究了复合材料的相组成与结构，结果显示加入碳纳米管并没有使材料的物相发生明显改变，其主要物相为四方结构的MoSi2，还有少量的Mo5Si3。利用SEM观察了复合材料的显微组织，研究发现碳纳米管的加入能降低材料的晶粒尺寸，使内部孔隙减小，孔径变小，从而促进了烧结坯块的致密化。     

原位SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的显微组织和力学性能

本文研究了原位SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的组织结构和力学性能结果表明复合材料的组织为t-MoSi2基体上均匀分布β-SiC等轴颗粒,数量很少的球形小孔隙主要分布在SiC颗粒内,SiC颗粒尺寸为2-5μm.复合材料界面为直接的原子结合,无非晶层存在.复合材料的室温维氏硬度、断裂韧性、抗压强度及高温流变应力明显高于单一MoSi2,随着SiC体积分数的增加,维氏硬度、断裂韧性及高温流变应力提高,而抗压强度先增加后减少SiC体积分数从10%增加到45%,KIC从4.34提高到5.71 MPa     

第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响

用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同增强相的MoSi2基复合材料,系统研究了第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响,探讨了MoSi2基复合材料的断裂方式及增韧机制.结果表明:第二相颗粒的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性;ZrO2对提高断裂韧性最有效.其中20%ZrO2/MoSi2材料达到6.8 Mpam1/2,比纯MoSi2提高了95.4%,表现为微裂纹增韧和弥散强化;β-Si3N4对提高显微硬度、抗压强度最有效,其中20%β-Si3N4/MoSi2分别达到16.01Gpa与2260Mpa,比纯MoSi2提高了31.7%与119.4%,表现为细晶强化;同时加入ZrO2与β-Si3N4能起到相变增韧和细晶强化的协同作用,表现出最佳的强韧性能,其中,10%ZrO2/20%β-Si3N4/MoSi2的维氏硬度、抗压强度、断裂韧性分别比MoSi2提高了24.7%、104.3%、90%.     

MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的力学性能与烧结工艺的关系

采用低负荷维氏硬度计、电子万能材料试验机、动态热模拟机等研究了机械合金化(MA)与高温自蔓延(SHS)合成的MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的室温硬度、室温断裂韧度和高温屈服强度等力学性能与烧结工艺的关系.结果表明,该复合材料的室温硬度及断裂韧度均随La2O3含量的增加呈先增后略降的规律,其最大值分别为10.7GPa、6.20 MPa*m1/2.在不同温度烧结时,复合材料的断裂韧度值均高于纯MoSi2的断裂韧度值;采用SHS粉末制备的材料中,La2O3起到了一定的高温强化作用.MoSi2-0.8%(wt)La2O3材料具有较好的综合力学性能.     

碳纳米管改性MoSi2复合材料的研制及结构性能研究

采用热压烧结技术制备了碳纳米管(CNTs)改性MoSi2复合材料,在制备过程中发现采用十二烷磺酸基钠(C12H25SO3Na)作为分散剂可以有效地解决碳纳米管的分散问题.利用XRD研究了复合材料的相组成与结构,结果显示加入碳纳米管并没有使材料的物相发生明显改变,其主要物相为四方结构的MoSi2,还有少量的Mo5Si3.利用SEM观察了复合材料的显微组织,研究发现碳纳米管的加入能降低材料的晶粒尺寸,使内部孔隙减小,孔径变小,从而促进了烧结坯块的致密化.     

Fe4N增强铁基复合材料的制备与组织研究

以纯铁粉和氮化铁粉(Fe_3N和Fe_4N)为原料,通过冷等静压和气氛烧结的方法制备氮化铁增强铁基粉术材料;利用XRD、金相显微镜、SEM和TEM观察了其组织和微观形貌,并测量了显微硬度。结果表明:氮化铁增强铁基复合材料的成分为Fe和Fe_4N,两相的显微硬度值平均为199.8和372.5HV0.05。     

机械合金化反应烧结制备SiC／MoSi2复合材料

对机械合金化SiC／MoSi2的先驱粉体及随后反应烧结制备SiC／MoSi2复合材料工艺研究表明：经机械合金化的先驱粉体主要成分为MoSi2。反应烧结温度在Si的熔点以上时，由于Si在MoSi2颗粒的表面的润湿铺展，导致烧结1h后的产物为Mo5Si3C，MoSi2，SiC和单质Si；在Si的熔点以下时，对过渡相Mo5Si3C的产生有一定抑制作用，反应烧结过程中只有少量过渡相Mo5Si3C出现；通过1600℃真空热处理2h可以基本上消除Mo5Si3C相，得到只有MoSi2和SiC两相的均匀材料。     

稀释剂迭代加入对燃烧合成α-Si3N4的影响

在开发迭代燃烧合成这种新工艺的基础上,进一步研究了以迭代的方式加入稀释剂对燃烧合成Si3N4的作用和影响.研究表明,以迭代的方式加入Si3N4稀释剂,可以有效的控制燃烧反应的最高温度,能够实现以低α相含量的Si3N4粉体来制备出高α相含量的Si3N4粉体,从而使Si3N4产物的α相含量得到提高.同时发现,当稀释剂加入量x较小(x=0.375)时,稀释剂的α相含量对生成Si3N4产物的α相含量影响较大,当热力学因素和动力学因素的作用达到平衡时,产物中Si生成的α-Si3N4的转化率最高值达到89%;当加入稀释剂的量较大(如x≥0.40)时,稀释剂的这种作用不明显.适宜的稀释剂加入量x值应当在0.45左右.所得结果对工业化生产α-Si3N4粉体具有指导作用.     

MoSi2—Mo5Si3复合材料的低温氧化行为

通过热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了MoSi2-Mo5Si3复合材料的低温氧化行为,指出材料低温氧化时,随Mo5Si3量增多,材料氧化加剧,当Mo5Si3含量超过16％（质量分数）时发生“PEST”现象,所形成的SiO2由于MoS3晶须的大量存在,使其不能均匀连续地分布于材料表面,从而加剧了氧化。     

纳米SiO2颗粒增强NiTi基复合材料的制备及组织性能研究

采用等离子烧结法(SPS)制备不同含量(1%4%,质量分数)纳米SiO2增强NiTi基复合材料,研究SiO2添加对NiTi-SiO2复合材料的显微组织、相变点、力学性能及断裂特征的影响。结果表明,所制备的NiTi-SiO2复合材料其显微组织主要由B2-NiTi相、B19’-NiTi相、Ni3Ti相、Ti2Ni相以及SiO2相组成,SiO2颗粒均匀弥散地分布在NiTi基体中。随SiO2加入量的增加,合金的相变特征温度,Mf、As和Af下降,但SiO2的添加量对Ms温度影响不大。SiO2颗粒对NiTi合金的强化效果明显,随颗粒加入量增加,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。在6%变形范围内,添加SiO2颗粒的复合材料具有更高的回复率,表现出更好的超弹性。     

稀土／MoSi2复合材料的强韧化及机理研究

采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),维氏硬度计,电子万能材料试验机,动态热模拟机研究了稀土/MoSi2复合材料的结构、形貌、硬度、断裂韧性、高温屈服强度、强韧化机理等.结果表明在MoSi2中添加适量的La2O3,可起到室温强韧化和高温强化作用.随着La2O3含量的增加,样品的硬度、断裂韧性呈先增后减的规律,其最大值分别为10.85 GPa,7.25 MPa·m1/2.该材料的强化机制为细晶和优化晶界强化;韧化机制为细晶韧化,裂纹偏转、微桥接和弯曲韧化.     

ZrO2＋SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试,初步探讨了ＺｒＯ２＋ＳｉＣ颗粒对ＭｏＳｉ２基本材料的强韧化效果和机制。结果表明,材料复合具有较好的强韧化协同效应,复合材料中ＺｒＯ２相和少量ＳｉＣ颗粒在基体的间层作用,可抑制ＭｏＳｉ２晶粒长大;断口呈现晶料细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征：ＺｒＯ２＋ＳｉＣ颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧。     

Ti3SiC2／Al2O3复合材料的SPS烧结及其性能研究

利用放电等离子烧结（SPS）方法成功制备了Ti3SiC2／Al2O3复合材料，用XRD及SEM对其组成和结构进行了表征。另外系统研究了Ti3SiC2／Al2O3复合材料的弹性模量及673K时的热传导性能。结果表明复合材料弹性模量高于理论上限模量，随着Ti3SiC2含量的增加复合材料弹性模量减小，且Ti3SiC2的加入使复合材料的热导率较Al2O3有一定的提高，673K时复合材料热导率符合“海岛-网络”模型。