液态搅拌铸造颗粒增强Al－4％Mg复合材料的微观结构研究EI

本文以ＴＥＭ和ＥＤＳ为主要分析手段，研究了不同颗粒增强的Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料的界面及其基体中的微观结构，探讨了它们的形成原因。结果表明：ＳｉＯ_２颗粒与基体间为反应结合，Ａｌ_２Ｏ_３和ＳｉＣ则基本上为机械结合。     

原位生长陶瓷相增强Al基复合材料的界面、微观结构及性能

本文对原位生长Ａｌ_４Ｃ_３与外加ＳｉＣ颗粒混杂增强Ａｌ（Ａｌ_４Ｃ_３·ＳｉＣ／Ａｌ）和原位生长Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＢ_２颗粒混杂增强Ａｌ（Ａｌ_２Ｏ_３·ＴｉＢ_２／Ａｌ）两种复合材料的界面、微观结构和性能进行了研究。原位生长陶瓷相在基体中呈均匀分布。Ａｌ_２Ｏ_３和ＴＩＢ_２为尺寸１０ｎｍ～２μｍ的颗粒，Ａｌ_４Ｃ_３为长度０．２μｍ，直径０．０２μｍ的棒状单晶体。原位陶瓷相和Ａｌ基体之间的界面是清洁的，不存在中间过渡层。Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ之间可存在的取向关系．Ａｌ_２Ｏ_３和ＴｉＢ_２粒子与Ａｌ之间不存在取向关系。两种复合材料都表现出优于ＳｉＣ_ｗ／Ａｌ复合材料的强度。     

SiC颗粒尺寸对Al2O3-SiC纳米复合陶瓷的影响

采用非均相沉积法制备含有不同粒径ＳｉＣ颗粒的Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ复合粉体,粉体呈Ａｌ２Ｏ３包裹ＳｉＣ的开貌,经热压烧结获得致密烧结体,通过ＳＥＭ观察,Ａｌ２Ｏ３基体晶粒尺寸随着加入ＳｉＣ颗粒粒径的减小而减小。但减小的趋势比Ｚｅｎｅｒ模型预测的弱,力学性能随着加入ＳｉＣ颗粒粒径的减小而得到改善,这主要同ＳｉＣ颗粒对基体的弱化作用减弱及基体粒径变小有关。     

Al2O3-SiO2(sf)/Al-Si复合材料的界面结构研究

采用ＴＥＭ,ＥＤＳ,ＨＲＥＭ 等测试手段,对液体压力浸渗法制备的Ａｌ２Ｏ３－ ＳｉＯ２（ｓｆ）／ＺＬ１０９复合材料的界面结构以及界面反应机理进行了观察和分析,结果表明：多晶Ａｌ２Ｏ３－ ＳｉＯ２纤维和基体金属在复合材料的高温制备过程中发生了化学反应,产生了尖晶石ＭｇＡｌ２Ｏ４;ＭｇＡｌ２Ｏ４沿复合材料界面呈颗粒状分布,形成了非连续分布的反应结合型界面结构。     

SiC晶须增韧Al_2O_3陶瓷组成优化及其断裂行为的研究

对ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷刀具材料的晶须配比进行了理论分析，提出了最佳晶须配比的原则，导出了晶须含量与界面最大剪应力对基体最大正应力比值的关系。采用ＳＥＭ和有限元法分析了该材料的断裂模式。结果表明晶须含量为２０～３０Ｖｏｌ％时增韧效果最佳，在此配比范围内的ＳｉＣ晶须增韧Ａｌ２Ｏ３陶瓷材料的断裂过程为：晶须和基体界面拉伸开裂→晶须基体界面剪切分离→晶须或基体断裂。     

SiC颗粒尺寸对Al2O3-SiC纳米复合陶瓷的影响

采用非均相沉淀法制备含有不同粒径 Ｓｉ Ｃ 颗粒的 Ａｌ_２ Ｏ_３-Ｓｉ Ｃ 复合粉体, 粉体呈 Ａｌ_２ Ｏ_３ 包裹 Ｓｉ Ｃ 的形貌, 经热压烧结获得致密烧结体通过 Ｓ Ｅ Ｍ 观察, Ａｌ_２ Ｏ_３ 基体晶粒尺寸随着加入 Ｓｉ Ｃ 颗粒粒径的减小而减小但减小的趋势比 Ｚｅｎｅｒ 模型预测的弱力学性能随着加入 Ｓｉ Ｃ 颗粒粒径的减小而得到改善, 这主要同 Ｓｉ Ｃ 颗粒对基体的弱化作用减弱及基体粒径变小有关     

Al2O3—SiO2（sf）／Al—Si复合材料的界面结构研究

采用ＴＥＭ,ＥＤＳ,ＨＲＥＭ等测试手段,对液体压力浸渗法制备的Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ｓｆ）／ＺＬ１０９复合材料的界面结构以及界面反应机理进行了观察和分析,结果表明：多晶Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２纤维和基体金属在复合材料的高温制备过程中发生了化学反应,产生了尖晶石ＭｇＡｌ２Ｏ４;ＭｇＡｌ２Ｏ４沿复合材料界面呈颗粒状分布,形成了非连续分布的反应结果型界面结构。     

SiC_w／Al_2O_3－（Ti，W）C复相陶瓷的微观结构及其力学性能

本文对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ和ＳｉＣｗ－Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ的力学性能进行了分析对比，研究了热压工艺、ＳｉＣ晶须含量、晶须分散效果和晶须／基体的复合情况等对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷力学性能的影响。从热膨胀系数失配角度分析和微观结构的观察证实，ＳｉＣ晶须及（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ固溶体对改善Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷力学性能的效果是显著的，ＳｉＣ_ｗ－Ａｌ_２Ｏ_３．（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ陶瓷材料的增韧机制主要是裂纹偏转和裂纹桥接。     

SiC_w／Al_2O_3－（Ti，W）C复相陶瓷的微观结构及其力学性能EI

本文对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ和ＳｉＣｗ－Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ的力学性能进行了分析对比，研究了热压工艺、ＳｉＣ晶须含量、晶须分散效果和晶须／基体的复合情况等对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷力学性能的影响。从热膨胀系数失配角度分析和微观结构的观察证实，ＳｉＣ晶须及（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ固溶体对改善Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷力学性能的效果是显著的，ＳｉＣ_ｗ－Ａｌ_２Ｏ_３．（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ陶瓷材料的增韧机制主要是裂纹偏转和裂纹桥接。     

SiC纤维补强微晶玻璃基复合材料的界面结合

本文通过ＳｉＣ纤维对ＬＣＡＳ（Ｌｉ２Ｏ－ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）和ＭＡＳ（ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）微晶玻璃的补强，观察和分析了在不同复合系统中纤维与基体的界面结合。在ＳｉＣ纤维／ＬＣＡＳ微晶玻璃复合系统中，发现纤维与基体之间有一中间界面层，它主要是在复合材料的烧结过程中通过扩散形成，并且于１２００℃时在界面上形成富Ｃ层。ＳｉＣ纤维／ＭＡＳ微晶玻璃基复合材料由于在烧结过程中有化学反应发生     

不同条件下Al2O3基陶瓷材料的摩擦磨损性能研究

本文对ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料／４５＃钢摩擦副的摩擦系数与４５＃钢／４５＃风的摩擦系数作了对比滑动摩擦试验研究,观测分析了ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料磨痕形貌,并就干摩擦、油润滑状态下ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料的磨损机理进行了分析。结果表明：分别在干摩擦和２０＃机油润滑下,ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料／４５＃钢的摩擦系数均比４５＃钢自配副时的低。在干摩擦条件下,ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料的磨损机理是脆性微剥落和磨粒磨损,油润滑条     

20wt% SiO2/Al-Mg复合材料的界面反应及其微结构

采用粉末冶金法制备了20wt% SiO₂/Al-Mg复合材料。研究了SiO₂和基体元素Al,Mg反应机制,研究表明:在原SiO₂颗粒内,形成MgAl₂O₄,MgO,Mg₂Si和少量Al和Si。MgAl₂O₄呈不规则形状,而且MgAl₂O₄往往和Al相邻;MgO和Mg₂Si形成片层状共析体;经620℃烧结30min,SiO₂被完全反应掉。反应生成物Si多数被排到Al基体中;原Al-Mg基体中主要物相为:Al,Mg₂Si和Si,Mg₂Si颗粒的尺寸小于0.2μm。原Al-Mg基体中,单质Mg已不存在,Mg反应形成Mg₂Si。     

纳米粒子改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究

通过机械共混法制备了Al2O3纳米粒子改性环氧树脂基体,研究了纳米粒子含量对改性树脂基体力学性能的影响,并采用紧凑拉伸实验研究了纳米粒子改性环氧树脂的断裂韧性。利用改性树脂制备了玻璃纤维增强复合材料,研究了改性复合材料的力学性能与纳米粒子含量之间的关系。结果表明:纳米粒子的加入明显改善了环氧树脂基体的断裂韧性并且有助于提高树脂与纤维之间的界面粘接强度,因而使改性复合材料的层间性能明显提高而其他力学性能基本不变。     

SiC-ZrO_2纳米颗粒协同强韧化MOSi_2陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC-ZrO_2/MoSi_2复相陶瓷以及对比试样MoSi_2、ZrO_2/MoSi_2、SiC/MoSi_2陶瓷,利用X射线衍射仪、透射电镜以及力学性能测试仪器等对材料组织和力学性能进行了研究。结果表明:纳米ZrO_2、SiC颗粒的加入可以有效细化MoSi_2基体晶粒,纳米ZrO_2、SiC颗粒协同作用更有利于提高MoSi_2基陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,协同相中纳米SiC颗粒细化和强化MoSi_2基体的效果要好于纳米ZrO_2颗粒;20 vol%SiC+10 vol%ZrO_2+MoSi_2复相陶瓷抗弯强度是MoSi_2的3.8倍,断裂韧度是MoSi_2的2.4倍;在复相陶瓷基体以及粒子周围存在不同特征的位错组态,ZrO_2可以依靠自身相变的体积效应向基体泵入或输送位错,钉扎位错的第二相粒子包括SiC粒子和未相变的ZrO_2小粒子,弥散相特别是晶内型SiC和ZrO_2粒子对复相陶瓷位错的钉扎作用明显。     

超高温复相陶瓷基复合材料烧蚀行为研究

采用前驱体浸渍热解(PIP)工艺制备了ZrC-SiC、ZrB2-ZrC-SiC和HfB2-HfC-SiC复相陶瓷基复合材料,复合材料中的超高温陶瓷相均呈现出亚微米/纳米均匀弥散分布的特征,对比研究了上述材料在大气等离子和高温电弧风洞考核环境中的超高温烧蚀行为.研究结果表明,超高温复相陶瓷基复合材料相比传统的未改性SiC...     

原位合成TiC颗粒增强铁基复合材料的微观结构研究

采用不同化学成分基体制备了原位合成ＴｉＣ颗粒增强铁基复合材料,并以透射电镜为手段对其微观结构进行了分析研究,结果表明,ＴｉＣ增强相周围基体组织与基体含碳量有关,基体中较高的含碳量有助于抑制Ｆｅ２Ｔｉ相的形成,在含钼基体中ＴｉＣ增强相与基体之间存在一富钼的包覆层,进一步改善了基体对碳化钛的润湿性,有利于增强体在基体中的均匀分布。     

Mg_2B_2O_(5W),SiC和Gr颗粒增强6061Al基复合材料的摩擦磨损行为

采用粉末热挤压法制备2%Mg2B2O5w/6061Al,2%Gr/6061Al,2%SiCp/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061A,2%Mg2B2O5w+2%SiCp/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCp/6061Al单一及混杂增强的铝基复合材料,并对其耐磨性和摩擦行为进行研究。结果表明:随着载荷的增大,各种复合材料的磨损率均增大,石墨的添加增大了铝基复合材料的磨损率;复合材料的摩擦因数随载荷的增大而降低并趋于稳定,摩擦因数均介于0.22~0.32之间。未加入石墨的复合材料的磨损机制以磨料磨损和轻微的黏着磨损为主,加入石墨后复合材料的磨损机制转变为剧烈的黏着磨损。     

碳纤维表面改性增强Fe3Al-Al2O3复合材料的制备及组织性能

采用溶胶-凝胶分散和热压烧结制备了短切碳纤维（CF_s）/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料。分别通过电化学镀Cu和化学气相沉积SiC对CF_s表面修饰和改性,研究了Cu镀层和SiC涂层对CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料显微组织、相组成、力学性能及断裂行为的影响。结果表明,未修饰的CF_s在Fe₃Al-Al₂O₃基体中受到严重侵蚀,CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料致密度低,抗弯强度仅为239.0 MPa,与Fe₃Al-Al₂O₃强度相当;表面镀Cu可有效保护CF_s不被侵蚀,同时提高了CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料的烧结致密性和界面结合强度,从而明显提高了复合材料的断裂强度,但断裂过程中纤维拔出较短;CF_s表面沉积SiC的CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料组织均匀致密,表面涂层完整,且与纤维及基体之间结合力相当,断裂过程中,涂层既可随纤维一起拔出基体,也可与CF_s分离而留在基体之中,SiC涂层与纤维及基体之间的弱相互作用很大程度上促进了纤维脱黏和拔出,从而促进CF_s/Fe₃Al-Al₂O₃复合材料韧化所需的渐进破坏机制。      

Immobilization of mercury and zinc in an alkali-activated slag matrix

The behavior of heavy metals mercury and zinc immobilized in an alkali-activated slag (AAS) matrix has been evaluated using physical property tests, pore structure analysis and XRD, TG-DTG, FTIR and TCLP analysis. Low concentrations (0.5%) of mercury and zinc ions had only a slight affect on compressive strength, pore structure and hydration of AAS matrixes. The addition of 2% Hg ions to the AAS matrix resulted in a reduction in early compressive strength but no negative effects were noticed after 28 days of hydration. Meanwhile, 2% Hg ions can be effectively immobilized in the AAS matrix with the leachate meeting the USEPA TCLP mercury limit. For a 2% Zn-doped AAS matrix, the hydration of the AAS paste was greatly retarded and the zinc concentration in the leachate from this matrix was higher than 5mg/l even at 28 days. Based on these results, we conclude that the physical encapsulation and chemical fixation mechanisms were likely to be responsible for the immobilization of Hg ions in the AAS matrix while only chemical fixation mechanisms were responsible for the immobilization of Zn ions in the AAS matrix.     

Au(Ru)-SiO2纳米-微米复合粒子的制备及精细结构研究

在制备出高性能的Au(Ru)-SiO2纳米-微米复合粒子的基础上，使用高分辨透射电镜、电子探针和X-射线衍射等现代手段，研究了该复合粒子的精细结构。研究结果表明：所制备的纳米-微米复合粒子在结构上呈现类似天体星云式的多层次结构，可区分为三级，其中一级结构是在微米尺度上，该层次上的SiO2微粒是整个复合粒子的承载骨架，其粒度均匀，分散性好，这在一定程度上大大降低了其所包含的功能金、钌纳米粒子的团聚问题；二级结构是在纳米尺度上，观察发现，金、钌纳米粒子相对均匀地镶嵌在第一结构层次的SiO2微粒中，它们是整个材料的性能载体，对材料性能起决定作用，研究指出进一步适度降低第一层次的SiO2微粒的粒径有望进一步降低甚至消除其中金、钌纳米粒子间的团聚；三级结构为金、钌纳米晶粒的高分辨晶格像，表明纳米晶表面原子点阵存在畸变。研究还指出，在该纳米-微米复合粒子中，金属金、钌的纳米粒子是以机械混合形式存在，不形成合金，也不形成固溶体。