Si3N4/SiC纳米复相陶瓷化学制备工艺研究

用湿化学方法,通过非均匀成核方式将烧结助剂Al2O3,Y2O3均匀包覆到纳米SiC及Si3N4颗粒表面.经烧结助剂表面包覆修饰后的SiC,Si3N4粉体表现出相似的胶体特性,其等电点IEP分别从pH=3.4,pH=4.4移至pH=8.6,pH=9.2.在pH=7.5时,被覆烧结助剂的SiC,Si3N4颗粒都具有较高的Zeta电位正值,具有良好的分散性.然后,通过胶态悬浮液混合,将纳米SiC均匀分散到Si3N4基体中.从而实现纳米复相陶瓷中各相的均匀混合.实验结果表明,用湿化学方法制备的Si3N4/SiC纳米复相陶瓷材料具有较均匀的显微结构、良好的烧结性能和力学性能.     

添加WC对纳米Si_3N_4陶瓷组织和力学性能的影响

采用热压烧结制备了纳米Si3N4-WC复合陶瓷,研究了WC颗粒的添加对纳米Si3N4陶瓷组织与力学性能的影响。试验结果表明:纳米Si3N4-WC复合陶瓷的基体显微组织由粒径小于100nm的等轴晶粒构成,WC以独立颗粒的形式存在,对显微组织影响不大;纳米Si3N4-WC复合陶瓷的硬度随WC含量的增加而升高,但低于单相纳米Si3N4陶瓷,添加适量的WC颗粒可以提高纳米Si3N4陶瓷的断裂韧性,但对抗弯强度影响不大。     

陶瓷模具材料的研究与应用

综述了在拉拔、挤压、冲裁、等温锻造等各类模具中应用的陶瓷材料,如金属陶瓷、ZTA、TZP、TZP/Al2O3、TZP/TiC/Al2O3、PSZ、Si3N4、Sialon等的组分、制备工艺和力学性能等方面的研究现状,探讨了陶瓷模具材料研究与应用中存在的问题,展望了陶瓷模具材料的应用前景,提出陶瓷模具材料的增韧补强,尤其是纳米复合和梯度功能复合、模具结构的优化设计和模具材料的表面陶瓷化改性技术以及陶瓷模具可靠性研究等将是提高陶瓷模具力学性能和使用性能的有效措施.     

纳米SiC和添加剂ZrO2对Al2O3基纳米复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用极性分散剂,在微米Al2O3基体中加入微米ZrO2和纳米SiC颗粒,用真空热压法制备出了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并研究了微米ZrO2和纳米SiC的添加对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织及其性能的影响.结果表明:与纯Al2O3比较,适量微米ZrO2和纳米SiC颗粒的加入阻碍了Al2O3晶粒的长大,使复合陶瓷的显微组织非常细小,纳米复合陶瓷烧结后的力学性能大大提高.     

Ti3SiC2/TiC复相陶瓷原位合成的研究

以Ti、Si和活性炭粉为主要原料,利用热压烧结工艺合成了Ti3SiC2/TiC复相陶瓷.研究了工艺条件尤其是不同保温保压时间对合成产物相组成及微观结构的影响,并结合XRD、SEM和热力学分析等探讨了反应合成机理.结果表明:热压温度为1400℃,25MPa保温保压4h时,得到了均匀、致密的Ti3SiC2/TiC强夹层复合陶瓷,其中TiC颗粒均匀地分布在Ti3 SiC2陶瓷基体中;同时保温保压时间对Ti3SiC2/TiC的合成起关键作用.     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

Si_3N_4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用AEM和HREM研究了添加纳米SiC颗粒和同时添加纳米SiC颗粒及SiC晶须的两种Si3N4 复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制。结果表明 ,部分SiC颗粒分布在Si3N4 晶内 ,SiC晶须分布在Si3N4 晶粒之间 ,SiC颗粒和晶须与Si3N4 界面之间不存在第二相组织 ,非晶组织大多分布在Si3N4 三叉晶界。断裂裂纹主要沿晶界和相界面扩展 ,也可能穿过少数Si3N4 晶粒。当裂纹扩展遇到SiC颗粒和 /或SiC晶须时 ,会发生转弯 ,产生分枝裂纹或微裂纹并在Si3N4 晶内和Si3N4 晶粒的断裂表面引起晶格畸变 ,这降低了裂纹扩展能量 ,从而改善复合陶瓷材料的断裂强度和断裂韧性     

纳米A12O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散一搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究.结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加人显著提高基体合金的力学性能.与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58％、59％和16％.     

铸造烧结TiC钢结硬质合金/多元低合金钢复合界面及组织的研究

在研究烧结坯体压制工艺和铸造烧结工艺的基础上,采用铸造烧结法在多元低合金钢基体上,复合了2～4mm厚的铸造烧结TiC钢结硬质合金层.利用扫描电子显微镜和XRD等方法研究了烧结结合界面以及复合层组织和成分.结果表明:铸造烧结TiC钢结硬质合金复合层与基体材料结合界面存在明显的过渡层,为冶金结合;铸造烧结层中硬质相主要为TiC颗粒,其形状近似球形,颗粒直径在0.5～2 μm,体积分数约为50％～60％,均匀分布在粘结相中;粘结相为Fe-Cr的固溶体,含有少量Cr3C2和Cr7C3等烧结过程中形成的碳化物.     

添MgO-Y_2O_3的Fe-Mo包覆Si_3N_4复合粉末反应烧结中组织形成与演化分析

在非均相沉淀法制备的Fe-Mo包覆Si3N4金属陶瓷粉末中添加助剂MgO-Y2O3进行常压烧结,采用X线衍射仪(XRD)、电子能谱(EDS)、电镜扫描(SEM)等方法研究了不同烧结温度下该金属陶瓷相组成和显微结构等方面的演化趋势。结果表明:温度升高有利于金属相的转变和液相的生成,在复合粉末还原过程中,Si3N4的强还原性将Mo、Fe依次直接还原出来并反应生成Fe3Mo化合物,随着还原温度的升高,该金属间化合物与Si3N4反应生成Fe3Mo3N;同时Mg、Y氧化物与基体反应生成的MgSiO3、Fe17Y2加速了Fe3Mo3N的形成。1 600℃烧结时,Fe3Mo3N仍能稳定存在,但在1 700℃烧结时发生分解,材料组织中出现大量长径比较高的晶须状物质生成,同时表面粘附一层小颗粒物质.烧结温度为1 750℃时,金属小颗粒相仍得以保留,材料基体中晶须状物质消失。