碳化硼陶瓷增韧补强和致密化研究现状及其展望

碳化硼陶瓷具有极高的硬度,然而其低韧性、低抗弯强度、难以致密化限制了它的广泛应用.已有一些研究集中于碳化硼陶瓷增韧补强和致密化,对这一方面国内外研究进展进行了归纳与评述,阐明各种增韧补强和致密化方法的优缺点,提出碳化硼陶瓷增韧补强和致密化研究值得发展的一些方向.     

B4C陶瓷热压反应烧结及力学性能

通过热压和反应烧结，从相复合角度探索了改善碳化硼（Ｂ４Ｃ）力学性能及发展新型Ｂ４Ｃ基超硬材料的可行性，给出了新研究结果。     

B_4C陶瓷热压反应烧结及力学性能

通过热压和热等静压反应烧结,从相复合角度探索了改善碳化硼(B_4C)力学性能及发展新型 B_4C基超硬材料的可行性,给出了新研究结果。     

热压BN掺杂SiAlON陶瓷的致密化过程研究

以Si3N4粉、AlN粉、Y2O3粉以及BN粉末为原料，采用热压烧结（HP）方法在N2气氛、1900℃条件下制备BN掺杂α-SiAlON陶瓷，研究BN掺杂SiAlON陶瓷的致密化过程。BN粉末经造粒形成粒径约为0．5mm的球形颗粒，其掺量分别为SiAlON原始粉末质量的5％和10％。研究结果表明：BN的掺量对BN／SiAlON陶瓷的收缩趋势和致密化过程的温度范围无影响，BN掺量不同的两条相对收缩量曲线吻合得非常好，收缩均始于1650℃左右，结束于1705℃；在烧结温度相同的情况下，较高的BN掺量有助于提高BN／SiAlON陶瓷烧结过程的收缩速率和样品的总收缩量，在促进致密化进程的同时能够提高陶瓷的致密度。     

AlSi6泡沫的粉末致密化发泡制备与力学性能研究

采用粉末致密化发泡(PCF)工艺制备了AlSi6泡沫,研究了各工艺参数对AlSi6泡沫制备及结构的影响规律,得出了实验条件下的优化工艺参数配置,对制备过程及影响孔结构的因素进行了分析,进行了AlSi6泡沫压缩性能的测试,分析并获得了AlSi6泡沫的屈服强度表达式.获得的AlSi6泡沫制备工艺、结构和性能相互关系的基础数据,对AlSi6泡沫的开发应用具有显著意义.     

热压碳化硼轴承材料的摩擦损性能试验装置

针对热压碳化硼轴承材料的应用条件,如相对位移速度、载荷和工作介质,设计了一套测定碳化硼摩擦磨损性能的装置。该装置可在较宽范围内改变速度(1.41～15.8m·s -1)和负荷(5.2×10 4～2.15×10 6 Pa),也可改变环境气氛(干式或湿式),且实现了自动记录。     

先驱体转化—热压烧结Cf／SiC复合材料的致密化机理

本文采用先驱体裂解--热压烧结方法制备出了Cf/SiC复合材料，并重点研究了复合材料的致密化过程。结果表明，复合材料主要是通过液相烧结而得到致密化的。由于复合材料中聚碳硅烷（PCS）的裂解不仅有利于烧结液相的形成，而且形成了大量的纳米级SiC颗粒，因此，复合材料能够在较低烧结温度下得到较好的致密化，从而使复合材料具有较好的力学性能。     

用于烧结碳化硼陶瓷的低温快速直流烧结设备

碳化硼新型陶瓷具有低密度、高硬度、高模量等优良特性,被广泛用来制造军工防弹装甲、航天核能材料。本文总结与分析了目前烧结碳化硼陶瓷的主要烧结方法,并就本公司研发的用于快速低温烧结碳化硼陶瓷的DCS烧结炉主要结构、参数与控制系统进行了说明与介绍,并成功探索出致密度大于99.5%的碳化硼烧结工艺,烧结温度与烧结时间均大幅下降,降低了碳化硼陶瓷烧结的时间与成本。     

稀土氧化物对β-SiAlON陶瓷的致密化和力学性能的影响

在Dy-β-SiAlON组份中,分别以Sm³⁺和Y³⁺部分取代Dy³⁺,观察混合稀土添加剂对致密化行为、显微结构和力学性能的影响．研究结果表明,以Sm³⁺取代Dy³⁺有助于材料的致密化和力学性能的提高,而以Y³⁺取代Dy³⁺则没有明显的效果．研究中还发现,稀土元素Sm³⁺的加入,有助于抑制β’晶粒生长．     

干燥致密化对通用碳纤维用PAN原丝力学性能升级的考察

为提升国产通用碳纤维用PAN原丝的力学性能,再次对原丝进行水洗及干燥致密化工艺处理。实验结果表明,水洗因使丝束增韧,与致密化起到相反的作用,不利于原丝力学性能的升级;不同温度下,随致密化时间的增加,丝束强度先增大后减小,55s时丝束强度提高最大;确定致密化时间55s时,在140～150℃温梯下丝束强度最大,约提升初始原丝的35.6%。     

碳化硼颗粒级配对硅反应结合碳化硼复合材料结构与性能的影响

本研究探讨了碳化硼原料颗粒尺寸对反应结合碳化硼复合材料相组成、结构与性能的影响。研究结果表明:颗粒级配可以使粉体堆积更加密实, 有效提高压制坯体的体积密度, 最终降低复合材料中游离Si的含量; 加入粗颗粒可减缓B₄C与Si的反应, 减少SiC相的生成; 当原料中粒径为3.5、14、28、45 μm的B₄C粉体按质量比为1.5 : 4 : 1.5 : 3配比时, 所制备的复合材料维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性和体积密度分别为(29±5) GPa、(320±32) MPa、(3.9±0.2) MPa·m^1/2和2.51 g/cm³。在制备复合材料过程中减缓B₄C与Si反应速度、减少游离Si的含量和缩小Si区域尺寸是其性能升高的主要原因。     

硼含量对碳硼化合物结构、力学影响行为研究

利用低压化学气相沉积技术, 以BCl₃-C₃H₆-H₂为反应气体制备了不同掺硼量的热解碳薄膜B_xC_1-x(x=0.05, 0.10, 0.16, 0.30, 0.50), 并研究了硼含量对B_xC_1-x微观结构及力学性能的影响。B_0.1C_0.9展现了高度结晶的类石墨结构, 其中大部分B取代石墨层中的C。随着B含量上升, B主要形成B-C键, B_xC_1-x结构向无定型转变。纳米压痕测试结果显示, B_0.1C_0.9的弹性模量和硬度较低, 载荷位移曲线显示其力学变形接近弹性变形, 随着B含量增加, 碳化硼生成量增加, 其弹性模量和硬度显著提升, 载荷位移曲线表现出典型的脆性材料力学行为。     

六硼化硅(SiB6)添加剂对B4C陶瓷致密化与力学性能的影响

采用热压烧结(2000℃保温1h)制备了添加2wt%和5wt%SiB6的B4C陶瓷,研究了SiB6不同添加量对B4C陶瓷致密化和力学性能的影响.结果表明: SiB6能有效地促进B4C的烧结,并有助于提高材料的力学性能. SiB6的添加量为2wt%时,B4C陶瓷的块体密度为2.515g/cm3,是理论密度的99.5%,抗折强度和硬度分别达到426.6MPa和31.2GPa. SiB6添加量增加为5wt%时,材料的密度为2.500g/cm3,强度和硬度分别下降为387MPa和29.7GPa.不同添加量对B4C陶瓷的断裂韧性的影响不明显,添加2wt%和5wt%SiB6的B4C陶瓷的K1C分别为3.20和3.28MPa·m1/2.文中还对烧结样品的物相和影响力学性能的原因进行了讨论.     

碳化硅陶瓷及其复合材料的热等静压烧结研究

本文通过采用热等静压（ＨＩＰ）这一先进的烧结工艺，研究了Ａｌ２Ｏ３添加量对ＳｉＣ陶瓷之显微结构与力学性能的影响。并成功地制备出Ｓｉ３Ｎ４粒子以及ＳｉＣ晶须补强的ＳｉＣ基复合材料，结果表明：Ａｌ２Ｏ３是ＨＩＰ烧结ＳｉＣ陶瓷及其复合材料的有效添加剂，当添加３ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３时，采用ＨＩＰ烧结工艺在１８５０℃温度和２００ＭＰａ压力下烧结１ｈ就可获得密度分别高达９７．３％、９９．４％和９７．０％的ＳｉＣ的     

碳化硼的氧化特性研究

本文研究了碳化硼在400～800℃空气中烧结时的氧化特性．采用XRD、SEM对氧化后的碳化硼的相结构和表面形貌进行分析、观察．结果表明：碳化硼在600℃左右开始氧化,氧化后部分生成玻璃态的B₂O₃,氧化过程为热激活过程,激活能Q=17．17kJ／mol．     

热等静压工艺参数对ZTC4钛合金力学性能的影响

为了使ZTC4钛合金铸件具有较优的力学性能,系统地研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参数对ZTC4钛合金铸板力学性能的影响.结果表明:热等静压工艺参数变化对ZTC4钛合金室温拉伸性能、弯曲性能都有影响,其中对ZTC4钛合金伸长率的影响最为明显,但对冲击性能影响不显著.综合考虑各因素,在920℃/125MPa/2h热等...     

TiB2/FeMo陶瓷的显微结构与力学性能

以Fe-Mo为助烧剂，通过热压制备了TiB2陶瓷．研究了烧结温度、烧结时间对材料显微结构和力学性能的影响，分析了烧结致密化过程．实验结果表明，随着热压烧结温度升高，材料抗弯强度、洛氏硬度出现峰值，热压烧结时间延长，抗弯强度有所下降．液相烧结的重排阶段致密化速率最快．     

碳化硼涂层显微结构和性能研究

本文研究了碳化硼等离子喷涂涂层的显微结构和电导率．发现涂层中存在多种显微结构,颗粒状和板状的碳化硼相为主相;涂层中金属Ｆｅ杂质相的存在是涂层电导率出现异常的决定因素;碳化硼涂层中还发现了由Ｂ、Ｏ和Ｆｅ三种元素组成的杂质相,其显微硬度比碳化硼低,这是碳化硼涂层显微硬度同碳化硼陶瓷相比要低的一个重要原因．     

热等静压温度和粉末粒度对Ti2AlNb合金组织与性能的影响

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备了成分为Ti-22Al-24Nb-0.5Mo(原子分数, %)的预合金粉末,通过预合金粉末热等静压工艺制备了Ti₂AlNb粉末冶金合金。研究结果表明,热等静压温度显著影响Ti₂AlNb粉末冶金合金的显微组织,需严格控制。为了对比研究,选取了平均粒度分别为70 μm和200 μm的两种Ti₂AlNb预合金粉末,制备坯料并测试性能,探讨了粉末粒度的选取原则,分析了粉末粒度对Ti₂AlNb粉末冶金合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,粉末粒度对合金室温拉伸强度无显著影响,但会对高温拉伸强度和高温持久寿命产生显著影响,由粗粉(平均粒度200 μm)制成的合金高温持久寿命较细粉(平均粒度70 μm)的降低大约40%。