Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷研究

回顾了目前Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷的主要研究方法并分析了这些方法的特点.针对应用超微细粉致密化制备Si-Al-Zr-O系陶瓷材料存在的烧结温度高(一般高于1500℃),致密化难,增韧相种类有限且成本高等问题,提出了一种新的制备方法——非晶原位受控晶化法,在较低温度1100~1200℃下制得均匀、致密、高可靠性的Si-Al-Zr-O系超微细晶复相陶瓷.该方法能有效避免高温烧结以及烧结过程中纳米粉末的团聚和晶粒异常长大,实现显微结构的有效控制,是一种具有发展前景的制备技术.     

以CuCl纳米棒薄膜为前驱体制备CuS纳米/微米管和CuO纳米/微米晶薄膜

在本文中,以由氯化亚铜纳米棒组成的薄膜为前驱体,分别通过气-固相的硫化和氧化反应获得了由直径150到200纳米,长度达数微米的硫化铜管组成的薄膜和粒径为150到200纳米的氧化铜纳米/微米晶所组成的薄膜.利用XRD,SEM,TEM测试方法对薄膜的晶化度,纯度,形貌及结构特点进行了分析.制备的薄膜具有大尺寸,高比表面积,构筑单元为单晶的特点.研究表明,硫化铜纳米/微米管是通过克肯达尔效应形成的,而氧化铜纳米/微米晶是氯化亚铜与空气反应通过类似于化学气相沉积过程形成的.     

SHS纳米/微米块体复相陶瓷微观结构与断裂

通过在(CrO3 Al)燃烧体系中添加一定量的ZrO2(2Y)粉末,利用SHS冶金技术直接制备出Al2O3-35vol%ZrO2纳米/微米结构块体复相陶瓷,研究该复相陶瓷的微观结构与断裂行为.研究发现:该复相陶瓷基体主要由纳米/微米相晶内型结构共晶体组织构成;Vickers压痕试验显示引发陶瓷裂纹扩展的压痕压制临界载荷为30 kg;ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制和微裂纹增韧机制均很微弱;裂纹扩展主要受纳米/微米相晶内型结构共晶体控制,使该复相陶瓷在断裂过程中呈现出强烈的裂纹偏转绕过机制.     

新型稀土铁基纳米晶永磁材料的磁性

近日，由中国科学院物理研究所沈保根、成昭华、张宏伟等人完成了“新型稀土铁基纳米晶永磁材料的磁性”研究。新型铁基纳米晶符合永磁材料研究不但是国际上研究的热点，而且也能充分发挥我国稀土优势。物理所成功研制了快淬镨铁硼基纳米晶复相稀土永磁材料，磁粉的室温磁能积达176kJ／m^3（22．2MGOe），是国际实验室最好水平。在此基础上，进行了中试研究。利用国产设备制备的镨铁硼基纳米晶稀土永磁磁粉的磁性能可与美国麦格昆磁公司的商品MQ磁粉相比。     

纳米/微米结构Al2O3-ZrO2复相陶瓷韧化力学

通过对纳米/微米结构A12O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现该陶瓷裂纹属于中位裂纹系统,诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30 kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受纳米/微米相晶内型结构所控制,纳米/微米相增韧机制决定着该陶瓷的韧化力学.     

Ti-6Al-4V板材低温超塑性的研究进展

提高金属材料性能的方法之一是生产平均晶粒尺寸小于1μm的合金,它可使合金的强度提高2～3倍.亚微米晶合金出现超塑性的温度比微米晶合金的低得多.经超塑性成型/扩散结合(SPF/DB)可获得亚微米甚至纳米晶合金.超塑成型前的合金不允许存在各向异性,利用大塑性变形如等通道挤压或多重等温锻造可消除合金内的各向异性.俄罗斯研究人员给出获得各向同性亚微米晶Ti-6Al-4V板材的方法,并研究了板材的室温和高温机械性能及其超塑性.     

高强度超细晶金属材料塑性行为及增塑研究进展

强度和塑性是金属结构材料最重要的力学性能指标,金属高性能化的关键是在高强度水平下保证良好的塑性,然而两者往往不能兼顾。在众多强化方法中,晶粒细化长期以来被认为是强化金属最理想的手段,在传统晶粒尺寸范围,细化晶粒既可以显著提高材料的强度,又能改善材料的塑韧性。因此,近几十年来超细晶/纳米晶金属得到了广泛研究和发展,出现了以大塑性变形(SPD)、先进形变热处理(ATMP)技术为代表的超细晶制备方法,所得晶粒可以细化到亚微米或纳米尺度,金属性能大大提高。然而,大量研究证实当晶粒细化到亚微米或纳米尺度时金属强度提高但塑性显著下降,与传统的细晶强化规律不符。对此,国内外学者进行了很多研究,试图阐明其机理、揭示晶粒超细化导致塑性降低的物理本质。此外,由于细化晶粒方法受到塑性的限制,新的高强度水平下增强塑性的方法成为钢铁材料高性能化的研究热点。针对塑性下降的事实,为了进一步提高超细晶金属材料性能,研究者开展了许多增强塑性的工作,获得了较好的效果,但仍存在一些不足。关于金属晶粒超细化导致塑性降低的普遍共性现象,目前广泛认可的理论主要有晶界捕获(吸收)位错的动态回复理论、位错运动湮灭理论、高初始位错密度以及位错源缺失机制等。前三者都主要关注超细晶金属材料低(无)加工硬化能力,并将其归结为延伸率降低所致。主要是因为低(无)加工硬化使材料在变形早期发生塑性失稳或局部变形从而表现出低塑性。超细晶金属增塑研究主要体现在增塑方法和机理方面,目前,增塑方法主要有(1)形成纳米孪晶;(2)获得粗晶-细晶双峰组织;(3)利用相变诱发塑性/孪生诱发塑性(TRIP/TWIP)效应;(4)引入铁素体软相;(5)利用纳米第二相粒子等。这些增塑方法的主要机理是利用组织结构的改变提高超细晶金属的加工硬化能力以维持良好的均匀塑性变形以及利用组织相变提高塑性。本文归纳了常用的超细晶金属制备方法,综述了超细晶金属材料塑性降低的研究进展,总结了超细晶金属增塑的研究结果,分析了目前研究中存在的不足,探讨了超细晶金属增强增塑的发展趋势,以期为超细晶金属塑性降低理论及增强增塑研究提供参考。     

纳米晶Cu-Al合金去合金化制备纳米多孔铜及其力学性能研究

采用高能球磨结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了纳米晶Cu-Al合金,进而通过去合金化法获得纳米多孔铜块体材料。研究了合金成分对纳米晶Cu-Al前驱体物相演变、去合金化处理获得的纳米多孔铜微观结构和力学性能的影响。结果表明,当合金中铜含量较低时,纳米晶Cu-Al前驱体由α-Al固溶体和Al_2Cu两相组成;随着铜含量的增加,前驱体中α-Al固溶体相逐渐减少,Al_2Cu相逐渐增加;当铜含量增加到32%时,纳米晶Cu-Al前驱体中仅有Al_2Cu单相。此外,随着铜含量的增加,纳米晶Cu-Al前驱体去合金化处理后,其纳米多孔铜微观结构由微米/纳米双级复合孔逐渐转变为孔径均匀的三维连通纳米孔,并且纳米多孔铜块材的压缩强度逐渐增大。     

油酸在纳米材料合成中的研究与应用

油酸作为溶剂或表面活性剂在制备单分散纳米晶材料方面有着重要的作用,通过其合成的纳米材料已日益成为研究和应用的热点.本文综述一些重要单分散纳米晶金属材料和氧化物材料的制备方法、合成原理及其应用,着重介绍了油酸在制备单分散纳米晶材料方面的作用机制.最后展望了单分散纳米晶材料的未来.     

超细晶/纳米晶钛合金的研究与进展

原位生成超细晶/纳米晶钛合金是以钛基纳米材料为机体、微米级树枝晶为韧性增强相的合金，它不仅比一般的纳米金属具有更好的强度和韧性的匹配，而且比传统的铸造钛合金具有更优异的铸造性能，是有着广阔应用前景的新型合金。介绍了原位生成钛基纳米晶/超细晶亚共晶合金的发展、原理与研究现状。     

纳米金属材料的研究进展

纳米金属材料具有奇异的结构和特异的功能,与粗晶材料相比,其电学、热学、力学、磁学、光学等性能发生了很大变化。介绍了现有纳米金属材料的相关技术,对一些主要的制备工艺及存在的问题作了较为详细的阐述,并结合纳米金属材料在国内外的研究现状展望了纳米金属材料研究开发与工业化应用等方面的发展趋势。     

纳米金属材料的研究进展

纳米金属材料具有奇异的结构和特异的功能,与粗晶材料相比,其电学、热学、力学、磁学、光学等性能发生了很大变化。介绍了现有纳米金属材料的相关技术,对一些主要的制备工艺及存在的问题作了较为详细的阐述,并结合纳米金属材料在国内外的研究现状展望了纳米金属材料研究开发与工业化应用等方面的发展趋势。     

自生法制备纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料

采用原位自生法设计并制备了一种新型纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料:Al2O3-TiB2/B4C.理论计算和实验证明,可在相对较低的温度(1950℃)下成功实现预期的原位反应,得到完全致密化的复合材料.复合材料中生成细小均匀的微米级Al2O3和TiB2颗粒增强相,并在B4C晶粒内部形成Al2O3纳米颗粒增强相,得到晶间/晶内复合增强的组织结构.复合材料具有优异的综合力学性能,维氏硬度值达到28.8GPa,断裂韧性高达8.27 MPam1/2,耐磨性能大幅提高,K IC3/4*HV1/2达到26,是一种很有发展潜力的复合材料.还探讨了该种纳米-微米颗粒增强复合材料的韧化机制.     

工程金属材料的表面纳米化技术(一)

在表面机械处理方式下,材料表面可以通过强烈塑性变形而实现纳米化,获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。表面纳米4E（SNC）技术一方面能为研究形变诱发的纳米化过程和宽尺寸范围内（从微米到纳米量级）结构与性能的关系提供思路,制备理想样品;另一方面能通过纳米化显著地提高金属材料的性能,因此可望在工业上取得实际应用。文章从基本原理、制备技术、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。     

纳米掺杂Al2O3/ZrO2等离子喷涂涂层组织结构研究

利用大气等离子喷涂技术,在N80钢基体上制备纳米掺杂Al2O3/ZrO2热障涂层。利用XRD、SEM等观察分析了纳米掺杂Al2O3/ZrO2粉末及等离子喷涂涂层组织形貌及结构,结果表明,Al2O3/ZrO2等离子喷涂粉末是由纳米包覆微米级粒子及少量的纳米团聚体球团粒子构成。纳米掺杂等离子喷涂Al2O3/ZrO2涂层的微观组织形貌复杂,存在着纳米柱状晶薄壳内包裹着微米级柱状晶、未熔化的ZrO2陶瓷粒子嵌镶在晶体内部的独特晶内结构。涂层主要由α-Al2O3及亚稳四方相t,-ZrO2相构成。     

超音速火焰喷涂制备纳米和微米结构WC-η涂层的耐熔锌腐蚀性能

以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料, 通过原位还原碳化反应制备纳米WC-η(η为Co₃W₃C、Co₆W₆C等缺碳相)复合粉, 粉末平均粒径为155 nm。该复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末。以此纳米结构和商业化的微米结构低碳WC-12Co粉末作为喂料, 通过超音速火焰喷涂制备硬质合金涂层。结果表明, 纳米结构涂层中生成了一定量等轴状的W₂C相, 裂纹主要沿晶界或相界面扩展, 而微米结构涂层中除W₂C外还含有较多的W相, 主要包裹在WC颗粒表面, 穿晶断裂比例较高, 裂纹扩展路径较平滑。由于纳米结构涂层组织致密、晶粒细小、界面积大, 因此比微米结构涂层具有更高的硬度和断裂韧性。两种涂层在熔融锌液中浸泡200 h后, 微米结构涂层中产生了较多的横向和纵向裂纹, 导致材料的大面积剥落和基材腐蚀; 纳米结构涂层中没有发生锌的浸蚀, 在局部产生了少量纵向裂纹, 裂纹间隙被钨钴氧化物所填充, 反而抑制了熔锌对涂层的腐蚀, 因此纳米结构涂层表现出更高的耐熔锌腐蚀性能。     

工程金属材料的表面纳米化技术（二）

在表面机械处理方式下，材料表面可以通过强烈塑性变形而实现纳米化，获得表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。表面纳米化（SNC）技术一方面能为研究形变诱发的纳米化过程和宽尺寸范围内（从微米到纳米量级）结构与性能的关系提供思路，制备理想样品；另一方面能通过纳米化显著地提高金属材料的性能，因此可望在工业上取得实际应用。文章从基本原理、制备技术、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。     

柠檬酸盐聚合物前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷研究

采用聚合物前驱体法成功制备出PZT/ZrO2纳米复相陶瓷。烧结过程中ZrO2相从固溶体中析出,制备出内晶型纳米复相陶瓷。对物相、组成和微观结构进行了分析和研究。随ZrO2的加入量增加断口从沿晶穿晶混合断裂变为穿晶断裂。     

纳米氮化硼增强金属基复合材料的研究进展

在金属中添加陶瓷增强相是调控和改善金属材料结构和性能的重要途径。传统硬质陶瓷增强相难以满足金属材料日益严苛的应用需求。以氮化硼纳米片（boron nitride nanosheet,BNNS）和氮化硼纳米管（boron nitridenanotube,BNNT）为代表的纳米氮化硼具有极大的比表面积和优异的力学性能、热稳定性、化学稳定性等,是制备性能优异的金属基复合材料的理想增强相。系统总结了纳米氮化硼的种类和特征,综述了纳米氮化硼增强金属基复合材料的制备方法,归纳了纳米氮化硼增强Cu、Al、Ti复合材料的研究成果,总结了纳米氮化硼/金属复合材料的力学和摩擦学性能,并揭示了复合材料性能改善的机理。最后,展望了纳米氮化硼/金属复合材料的发展趋势。     

高发光效率的亲水性NaYF_4∶Yb/Er纳米晶的制备

以不同比例的乙二醇和水作为混合溶剂,稀土氯化物和NaF为反应物,采用简易的溶剂热法一步制备出亲水性的NaYF4∶Yb/Er纳米晶。用透射电子显微镜、X射线粉末衍射、红外吸收以及发光光谱等测试方法对产物的形貌、物相结构、表面配体和荧光性能进行了表征。结果表明,制备的纳米晶形貌比较均一,主要为立方相和六方相的混合相。随着溶剂中含水量由0%增加到50%,纳米晶尺寸变大,六方相NaYF4∶Yb/Er含量增加,纳米晶的发光强度增加;进一步增加含水量时,尽管纳米晶尺寸变大,六方相含量也相应增加,但是其发光强度降低,可能是由于配体减少引起纳米晶表面缺陷增加,导致发光淬灭。