高温等静压后处理液相烧结SiC陶瓷的结构与性能表征

本文研究了高温等静压（HIP）后处理工艺对液相烧结SiC陶瓷的显微结构及力学性能的影响．实验表明,HIP后处理的效果随烧结助剂的不同及液相烧结温度的变化而改变．Ar气氛条件下的HIP后处理可以提高液相烧结SiC的密度,减少或消除内部气孔等结构缺陷,但不引起晶粒的长大．N₂条件下的HIP后处理除了具有Ar－HIP后处理的优点外,由于表面SiC与N₂之间的反应生成的Si₃N₄可以有效地改善表面状态,从而达到表面改性,提高SiC陶瓷的力学性能．结构分析表明,经N₂-HIP后处理,表面氮化层中晶粒细小,结构致密．同时,HIP后处理的效果还受液相烧结SiC陶瓷显微结构的影响,当液相烧结SiC的烧结温度较低,晶粒较细时,经HIP后处理,尤其是N₂-HIP后处理,强度和韧性均有较大幅度的提高．     

AlN-BN复相陶瓷的热等静压制备与性能研究

以氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)为原料, 无烧结助剂、热等静压烧结制备了AlN-BN复相陶瓷, 研究了热等静压温度和压强对两种不同原料配比(摩尔比)烧结试样的微观结构和性能的影响。结果表明: 增加BN的添加量对复相陶瓷的烧结致密化影响较小, 但逐渐降低硬度和热导率、增大体积电阻率。相同原料配比下, 复相陶瓷的密度越高, 其热导率、体积电阻率、硬度越高。热导率和体积电阻率的实测值与两相复合模型方程较为符合。当n_AlN:n_BN=75:25时, 在温度为1600℃、压强为90 MPa、保温3 h的热等静压工艺下可以制备出相对密度达98.03%、热导率为77.29 W/(m·K)、体积电阻率为1.35×10¹⁵ Ω·cm的复相陶瓷。     

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     

Sialon复相陶瓷刀具材料的研制

本文在相关研究与组份设计的基础上，研制成β－Ｓｉ３Ｎ４／α－Ｓｉａｌｏｎ与α‘－β’－Ｓｉａｌｏｎ两种复相陶瓷，对这两种材料进行了力学与热学等性能以及力学性能与显微结构关系研究。并以国产原料与德国ＳｔａｒｃｋＬＣ－１２原料，采用ＧＰＳ与ＨＰ烧成工艺制成刀片，作了金属切削加工对比试验。     

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约20nm的20mol％Al₂O₃－ZrO₂复合粒体,不含有Y₂O₃作为四方氧化铝的稳定剂．粉体的煅烧温度为750℃,XRD结果表明,粉体中含100％立方氧化锆相,未发现有Al₂O₃结晶相存在．该粉体用高温等静压方法,在1000℃和200MPa的条件下烧结1h,得到了平均晶粒尺寸为50nm（TEM表征）的致密陶瓷,样品密度为理论密度的98％左右．对样品抛光表面的XRD定量分析结果表明,其抛光表面的相组成为：55％t－ZrO₂－39％m-ZrO₂－6％α-Al₂O₃。     

无压烧结SiC—AlN复相陶瓷的显微结构

对于ＳｉＣ与ＡｌＮ在１８００℃以上可以发生反应形成固溶体的研究结果有益于碳化硅陶瓷的烧结。     

反应烧结Si／SiC复相陶瓷的的高温性能

研制的Ｓｉ／ＳｉＣ复相陶瓷强度达到３００～５００ＭＰａ，随温度升高，材料高温强度和韧性显著提高，１２００℃强韧性达最大值。高温性能研究表明，这种材料具有良好的抗热震性、抗熔盐腐蚀性能和抗氧化性。通过控制硅含量和合金化处理，能够大范围调探材料高温电导性能。研究结果表明，反应烧结Ｓｉ／ＳｉＣ复相陶瓷制备工艺简单，成本低，在１３５０℃以下性能优良，是一种应用领域广泛、适于大规模工业化生产的工程陶瓷材料。     

碳化硅和氧化铝陶瓷的热等静压氮化

通过对无压烧结、热压烧结和热等静压烧结ＳＩＣ陶瓷以及热压烧结的ＳｉＣ粒子补强Ａｌ２Ｏ３基复相陶瓷（ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３）和ＳｉＣ粒子与ＳｉＣ晶须共同增强的Ａｌ２Ｏ３基复合材料（ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３）在氮气氛中进行高温氮化处理，成功地实现了这些材料的开口气孔表面裂纹的愈合。研究表明：热等静压氯化工艺可以显著提高ＳｉＣ和Ａｌ２Ｏ３陶瓷的抗弯强度，对断裂韧性也有较大的改善作用。对于热等静压烧结ＳｉＣ陶瓷，在１８５０℃和２００ＭＰａ氮气压力下氯化处理１小时后，其抗弯强度和断裂韧性分别由５８２ＭＰａ和５．７ＭＰａ·ｍ１／２提高到９０７ＭＰａ和８．４ＭＰａ·ｍ１／２；对于热压烧结的ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３复相陶瓷和ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３复合材料，在１７００℃和１５０ＭＰａ氮气压力下氮化处理１小时后，其室温抗弯强度分别由４６０和７０５ＭＰａ提高到８９５和１０３３ＭＰａ。     

纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展

碳化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷,具有高强度、高硬度、耐高温、耐化学腐蚀、高热导率、低热膨胀以及低密度等性能,广泛应用于各个工业领域以及航空航天领域.从纳米复相陶瓷制备过程中的分散方法以及碳化硅基陶瓷的烧结方法与烧结助剂等方面详细论述了目前有关碳化硅基纳米复相陶瓷的研究进展.     

无压烧结SiC－AlN复相陶瓷的显微结构

对于ＳｉＣ与ＡｌＮ在１８００℃以上可以发生反应形成固溶体的研究结果有益于碳化硅陶瓷的烧结．在２１００℃Ａｒ气氛的条件下，通过ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ等分析手段测试样品的颗粒界面、断裂面和组成后发现，烧结过程中ＡｌＮ扩散并均匀地分市在整个坯体之中，ＳｉＣ颗粒在原位长大成无序排列的长５～８μｍ、宽为１μｍ的棒状晶体结构．ＳｉＣ－ＡｌＮ复相材料的断裂面呈现出拨出与撕裂二种效果，其抗弯强度和断裂韧性分别可达到４２０ＭＰａ和４．８３ＭＰａ．ｍ１／２     

纳米SiC及Si3N4/SiC的高温等静压研究

采用高温等静压工艺，制备了纳米结构的单相ＳｉＣ及Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ复相陶瓷，并通过Ｘ射线衍射分析透射有高分辨电镜对其相组成及结构进行了表征。实验表明，在温度１８５０℃，压力２００ＭＰａ条件下保温１ｈ，要获得晶粒尺寸〈１００ｎｍ，结构均匀，致密的单相ＳｉＣ纳米结构陶瓷。     

制备工艺对热压烧结SiC/SiC复合材料结构与性能的影响

采用纳米SiC和亚微米SiC粉料作为基体形成原料,通过热压烧结技术制备了SiC/SiC 复合材料.研究了粉料颗粒、烧结温度、烧结压力对复合材料显微结构和各种性能的影响.结果显示,采用纳米碳化硅粉体可有效降低烧结温度,促进复合材料的致密化过程,在1780℃、20MPa条件下可获得性能优良的复合材料.而采用亚微米SiC粉体,复合材料的致密化过程需要较高的温度,但随着密度的增加,基体与纤维之间的作用力增强,不利于性能的提高.     

SiC含量对机械合金化-热压制备B4C-SiC复合陶瓷的影响

以B₄C、SiC粗粉为原料, 采用机械合金化辅助热压烧结工艺, 在不添加任何助烧剂的情况下于1950℃制备出致密的B₄C-SiC复合陶瓷。通过对烧结样品进行相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性测试, 研究SiC含量对复合陶瓷力学性能的影响; 结合XRD、SEM和TEM对样品进行组分和微观结构分析, 研究其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明: 复合陶瓷的相对密度和断裂韧性随SiC含量的增加而增大, 当SiC含量为50wt%时获得最大值为96.1%和4.6 MPa•m^1/2; 复合陶瓷的硬度和抗弯强度随SiC含量的增加呈先增大后减小的趋势, 在SiC含量为20wt%时获得最大值25.5 GPa和480 MPa。SiC相均匀分布在B₄C基体中使得复合陶瓷具有较高的强度; B₄C与SiC之间好的界面相容性以及SiC的高断裂韧性是该B₄C基复合陶瓷韧性得到显著提高的原因。     

氧化铝基陶瓷复合材料的微观结构与增韧机理

应用相交增韧、相变－晶须复合及相变－颗粒复合等方式对氧化铝陶瓷进行增韧．遇过各材料强韧性的测试、微观结构的分析以及断口形貌的对比,研究了各材料的断裂特点及不同增韧方式的增韧机理与效果,得出材料的强韧性与其断口形貌密切相关;双重增韧材料中,两种增韧方式不是简单的叠加,而是存在相互作用;同时在性能试验后的材料基体内观察到位借的存在．     

TiAl合金粉末热等静压组织及其力学性能均匀性研究

目的 研究圆柱包套经热等静压后内部不同位置粉末TiAl合金的组织与力学性能,为后续复杂结构包套热等静压整体成形工艺优化提供参考.方法 将装填有Ti-47Al-2Cr-2Nb雾化粉末的不锈钢包套在1230℃/170 MPa/3.5 h条件下热等静压,利用扫描电子显微镜观察烧结后包套内不同区域的显微组织,利用显微硬度计测量...     

SiC含量对SiCw/Cu复合材料组织与力学性能的影响

为了研究SiCw/Cu复合材料的制备工艺、形成机理,进一步研究SiC含量对材料的组织结构、力学性能的影响.采用热压法和热等静压法制备了不同SiCw含量的SiCw/Cu复合材料,并对复合材料的致密度、显微组织和物相组成、维氏硬度、拉伸和压缩性能进行了研究,对拉伸断口进行分析.结果表明:SiCw有效阻碍Cu基体晶粒的长大,随着SiCw含量的增加,热压制备的SiCw/Cu复合材料的致密度、断后伸长率、拉伸屈服强度下降,而气孔率、维氏硬度与压缩屈服强度显著增加,抗拉强度先增加后降低.热压制备得到的1wt%SiCw/Cu复合材料,具有相对最优的综合力学性能:抗拉强度为156.9 MPa,拉伸屈服强度为112.5 MPa.采用热等静压法制备的3wt%SiCw/Cu复合材料,各方面性能都要优于相同组分的热压材料,抗拉强度达到175.6 Mpa,拉伸屈服强度达到123.2 MPa,维氏硬度达到101.8 HV.复合材料的强度是SiCw的增强作用与孔隙的弱化作用共同作用的结果,SiCw/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的韧性特征,又表现出一定的脆性特征.     

陶瓷材料的强化与增韧新途径的探索

文设想利用晶界应力设计,人为地造成在陶瓷材料中的物理上的失配,以使在材料的界相间造成适当的应力状态,从而对外加能量起到吸收,消耗或转移的作用,以达到对陶瓷材料强化与增韧的目的．几个系统的初步实验结果表明,这一设想是合理和可行的,且为低成本制造陶瓷材料提供了新的途径．     

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...     

Zr基氮化物／金属Cu纳米多层膜的强韧化研究

多层结构可以提高材料的强度、弹性模量和韧性。当尺寸减小到纳米量级时,性能将产生飞跃变化。首先探讨了多层结构提高强度、弹性模量和韧性等性能的基本原理,然后阐明了纳米尺度效应及理论,重点以过渡族金属氮化物ZrN纳米多层膜为例,研究了氮化物／金属（ZrN／Cu）纳米多层膜、ZrAIN纳米复合膜以及ZrAIN／Cu纳米多层膜的强韧化性能。结果表明,ZrN／Cu纳米多层膜的断裂韧性约是二元ZrN薄膜的2倍。当纳米多层膜的Cu单层厚度为2013131时,多层膜的K1C值最高。ZrAIN复合膜的断裂韧性与Al含量密切相关,当Al原子分数为23％时,薄膜的KIc值达3．17MPa·m^1/2,其硬度〉40Gpa,Al原子分数为47％的薄膜的K1C值则降低到1．13MPa·m…。,其硬度降低至17．1GPa。与z州／cu纳米多层膜和ZrAlN复合膜相比,以ZrAIN层和cu层为调制结构制备的ZrAlN／Cu纳米多层膜具有最高的硬度和最好的韧性。