Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧机制的探讨

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al_2O_3/LiTaO_3(简称ALT)陶瓷基复合材料,研究了Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧的机制.结果表明,ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO_3陶瓷的高得多,且其各项力学性能均有明显的提高;Al_2O_3的加入起到烧结助剂的作用;Al_2O_3第二相加入后对LiTaO_3压电陶瓷起到弥散强化作用,其增韧机理为ALT复合材料中残余应力场和裂纹偏转增韧.     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

Parameter optimization for plasma-sprayed Al_2O_(3P)/Al composite coatings on AZ31 magnesium alloy

Al_2O_(3P)/Al composite coatings were prepared on the surface of AZ31 magnesium alloy by plasma spraying technology with mixed powders of Al and Al_2O_3. An orthogonal test containing six factors and five levels was carried out to acquire the optimum technical parameters. Microstructures and properties of the composite coatings were studied. The results show that the coatings consist of Al_2O_3 particulates distributed uniformly and Al matrix, and the interface between the particulate and matrix is continuous, compact and clean. With increasing the mass fraction of Al_2O_3 in the mixed powders, the volume fraction of Al_2O_3 in the coatings increases. The Al_2O_(3P)/Al composite coating with 14% Al_2O_3 volume fraction has more compact microstructure and more satisfactory properties.     

原位合成(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料的制备研究

通过对Al-TiO_2-SiO_2体系混合粉末固-液原位合成制备出了(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了其物相和显微组织形貌.结果表明:原位反应制备的(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料,金属间化合物增强相Al_3Ti均匀分布于基体,陶瓷相Al_2O_3颗粒非常细小,弥散分布于基体中,使材料的硬度等性能得到提高.     

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅱ．性能和断裂特征

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

DISPERSOID AND SiC PARTICULATE STRENGTHENED Al COMPOSITES Ⅱ. PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOUR

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

Al-TiO_2-B_2O_3系XD合成铝基复合材料研究

主要讨论Al-TiO_2-B_2O_3系XD法制备铝基复合材料的合成工艺及其反应机理。结果表明:在B2 O3 与TiO2 摩尔比小于1时,真空炉温预热至10 0 0K左右时压坯爆燃,反应产物由TiB2 、Al3 Ti和Al2 O3 组成,其中Al3 Ti为棒状物,TiB2 、Al2 O3 为细小颗粒,粒径为数μm左右。同时分析了球磨时间、预紧实度对反应产物的影响规律。     

nano-SiC_p/Al复合材料的高能球磨制备工艺

采用高能球磨粉末冶金法制备了10vol%nano-SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究了球磨时间和硬脂酸含量对复合粉末粒度和纳米颗粒分散均匀性的影响规律,并对复合材料的微观结构和拉伸性能进行了研究.结果表明,随球磨时间的延长,SiC颗粒在Al 中的分散均匀性变好,而复合粉颗粒的粒径先减小后增大,在球磨时间为15 h、过程控制剂硬脂酸含量为2wt%时复合粉末粒径最小.并采用此优化的混料工艺,制备出综合性能良好祅ano-SiCp/Al复合材料,其抗拉强度达到392.7 MPa,较纯Al提高了164.9%,伸长率达10.41%,较纯Al有所下降.复合材料的断裂机制是微孔聚集型断裂.     

耐磨Ni-Al2O3复合镀层组成机理及性能研究

在纯铜板上制备Ni-Al2O3 纳米复合镀层,并通过SEM观察了Ni-Al2O3复合镀层的表面形貌结构及微粒分布状态,并对镀层进行X-射线衍射分析和利用HXD-1000显微硬度计测量镀层微区硬度.结果表明Ni-Al2O3复合镀层有完全不同于纯镍镀层的组成结构,Al2O3颗粒的加入能够有效的阻碍镍晶粒的长大,且在颗粒附近复合镀层的硬度比纯镍的硬度成倍地提高.Al2O3颗粒越细小这种作用越明显.     

氮化硅陶瓷超塑拉深成形规律研究

以非晶氮化硅纳米陶瓷粉体为初始材料,以纳米氧化钇和氧化铝为助剂液相烧结获得超塑性陶瓷块体材料,在1550℃的低温条件下,实现氮化硅陶瓷的超塑性成形。利用描述超塑性材料的Backofen方程,建立陶瓷超塑性成形的刚粘塑性有限元模型,并与实验研究相结合,研究氮化硅陶瓷在不同条件下超塑性拉深成形过程中,成形体径向和厚度方向的尺寸变化,得到了氮化硅陶瓷超塑性拉深成形过程厚度和径向尺寸改变的基本规律。     

Reaction procedure of a graphite fiber reinforced Ti-Al composite produced by squeeze casting-<Emphasis Type="Italic">in situ</Emphasis> reaction

The in situ reaction procedure and microstructure evolution of a graphite fiber reinforced Ti-Al composite (Grf/Ti-Al) was investigated, and the stability of TiAl_3 at high temperature was discussed. As-cast material was prepared by pressing molten pure aluminum into a preform, which was composed of titanium particles and graphite fibers. The in sire reaction procedure of the as-cast material was investigated by dif-ferential scanning calorimetry (DSC), and phases in the products were detected by X-ray diffraction (XRD). Experimental results showed that TiAl_3 was formed first. With an increase in temperature, TiC and Al_4C_3 were observed, but TiAl_3 decreased. In the final product, Al_2O_3 and TiO_2 were observed. It was considered that the previous forming TiAl_3 decomposed, then TiC precipitated, and subsequently, oxidation resulted in the formation of Al_2O_3 and TiO_2.     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的组织与性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合材料涂层.借助SEM、TEM和XRD等技术分析了涂层的微观组织结构,通过测定涂层电极电位、盐雾实验和磨损实验研究了涂层的耐腐蚀性能和耐磨性能.结果表明,Al/Al_2O_3涂层的相组成主要为Al、Al_2O_3、Mg_(17)Al_(12);Al_2O_3颗粒均匀镶嵌在Al基体中;Mg_(17),Al_(12)主要分布于涂层与镁合金基材的界面处.与镁合金相比,Al/Al_2O_3涂层具有更高的耐腐蚀和耐磨损性能.     

Fe3O4颗粒对硼酸铝晶须增强铝复合材料热膨胀行为的影响

硼酸铝晶须增强铝复合材料中加入Fe3O4颗粒可以降低该复合材料的热膨胀系数．研究认为复合材料中Fe3O4颗粒在制备过程中部分被氧化,在热膨胀测试过程中被氧化的Fe3O4又被还原,其体积将变小,基体铝的膨胀受到限制,相当于具有负膨胀系数性质,从而起到了降低复合材料热膨胀系数的作用．结合复合材料中Fe3O4磁场热重曲线分析,阐述了颗粒的残余应力在热循环中的变化情况．     

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的挤压浸渗制备工艺及微观组织和界面的研究

采用挤压浸渗法制备Al_2Or_3-SiO_2/AZ91D复合材料.改进制备工艺,利用价格低廉且来源广泛的硅酸铝短纤维作增强体,用磷酸铝作黏结剂制得预制体.在预制体温度660℃、模具温度560℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa下,通过挤压浸渗工艺制备AZ91D镁基复合材料.采用光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描分析等方法研究该复合材料.结果表明,镁与磷酸铝黏结剂反应后在界面上生成一定数量的Mgo颗粒和少量的MgAl_2O_4颗粒,致使硅酸铝增强纤维和镁合金基体之间形成较强界面结合.复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷.其界面上的反应产物主要有MgO、MgP_4、MgAl_2O_4和Mg_2Si     

氮化硅陶瓷超塑性研究

以非晶氮化硅纳米陶瓷粉体为起始材料,以纳米氧化钇和氧化铝为添加剂液相烧结获得超塑性陶瓷块体材料,实现氮化硅陶瓷的超塑性拉伸和超塑性成形。氮化硅陶瓷的平均晶粒直径为280nm,在1550℃的较低温度,4.7×10-4/s的相对较高应变速率下,延伸率可达到110%,在成形速率0.2mm/min的条件下,可拉深成形出完好的球形和锥形零件。在室温断口上存在大量的细小的白色氮化硅晶粒;而高温断口上却几乎不存在这样的晶粒,这种不同可以用氮化硅陶瓷材料的超塑性变形机理来解释,也可以证明超塑性变形过程中晶界玻璃相的存在。     

反应自生氧化铝颗粒增强铝基复合材料

向铸铝ADC12熔体中添加硫酸铝铵,由反应分解的Al2O3原位生成了颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形、不团聚的增强体颗粒;Al2O3颗粒增强铝基复合材料中的片状共晶硅的数量比未增强合金的少,且Al2O3邻近处的针状共晶硅非常精细。与基材相比,Al2O3颗粒增强铝基复合材料的耐磨性较基材的提高了1~2倍,硬度提高了15%,且由硫酸铝铵反应自生成复合材料的耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料的。     

Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨损性能

研究了不同工艺制备的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨损性能,结果表明:Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主.Cu/Al2O3复合材料的耐磨损性能要优于同样条件下制备的Cu/Cr2O3复合材料.当Al或Cr与Cu形成预合金后而进行原位氧化合成的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨性优于当未形成预合金粉末原位氧化合成的Cu/Al2O3(Cr2O3)复合材料的耐磨性.     

Properties of copper matrix reinforced with various size and amount of Al2O3 particles

Copper matrix was reinforced with Al₂O₃ particles of different size and amount by internal oxidation and mechanical alloying accomplished using high-energy ball milling in air. The inert gas-atomised prealloyed copper powder containing 1 wt.% Al as well as a mixture of electrolytic copper powder and 3 wt.% commercial Al₂O₃ powder served as starting materials. Milling of Cu-1 wt.% Al prealloyed powder promoted formation of fine dispersed particles (1.9 wt.% Al₂O₃, approximately 100 nm in size) by internal oxidation. During milling of Cu-3 wt.% Al₂O₃ powder mixture the uniform distribution of commercial Al₂O₃ particles has been obtained. Following milling, powders were treated in hydrogen at 400 °C for 1 h in order to eliminate copper oxides formed at the surface during milling. Compaction was executed by hot-pressing. Compacts processed from 5 to 20 h-milled powders were additionally subjected to high-temperature exposure at 800 °C in order to examine their thermal stability and electrical conductivity. Compacts of Cu-1 wt.% Al prealloyed powders with finer Al₂O₃ particles and smaller grain size exhibited higher microhardness than compacts of Cu-3 wt.% Al₂O₃ powder mixture. This indicates that nano-sized Al₂O₃ particles act as a stronger reinforcing parameter of the copper matrix than micro-sized commercial Al₂O₃ particles. Improved thermal stability of Cu-1 wt.% Al compacts compared to Cu-3 wt.% Al₂O₃ compacts implies that nano-sized Al₂O₃ particles act more efficiently as barriers obstructing grain growth than micro-sized particles. Contrary, the lower electrical conductivity of Cu-1 wt.% Al compacts is the result of higher electron scatter caused by nano-sized Al₂O₃ particles.     

碳对接触反应法制备TiC-Al2O3P/Al复合材料组织的影响

以Al、TiO2、C为原材料,用接触反应法制备了TiC-Al2O3P/Al复合材料,采用XRD和SEM手段测定了材料的相组成、组织形貌及相分布,分析了碳含量对组织的影响。试验结果表明,该复合材料主要由分布于Al基体中的球状或近球状的TiC颗粒、不规则的Al2O3颗粒和少量的TiAl3组成,且随含碳量的增加,TiAl3减少;当C和TiO2比超过1.5后,TiAl3基本消失,但出现TiC2相。