W和W-Mo对等离子烧结Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响

利用等离子烧结(SPS)技术,对Nb-20Si,Nb-20Si-10W和Nb-20Si-10W-10Mo试样进行了烧结,主要研究了W和W-Mo对Nb/Nb5Si3复合材料显微组织的影响.利用扫描电镜(SEM)观察显微组织,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,电子探针微观分析(EPMA)进行成分分析.结果表明:烧结样品相对密度达到99.59%;W可以很好地固溶在Nb/Nb5Si3复合材料中,且显微组织没有变化;W-Mo固溶后显微组织有明显变化,出现了单质Nb相,W和Mo复合固溶的Nb相固溶体,并且有部分Nb固溶在W相中,在Nb5Si3相中没有发现固溶现象.     

h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的力学和摩擦性能

以亚微米级α-Si3N4,h-BN粉末为原料和Y2O3-Al2O3为助烧剂,采用热压烧结法制备了h-BN/Si3N4陶瓷复合材料.随着h-BN含量增加,柱状β-Si3N4晶粒的直径和长径比均减小,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的抗弯强度、断裂韧性略有下降,而弹性模量和硬度明显下降.添加10ψ/%h-BN后,弹性模量从293.5 GPa下降到236.6 GPa,同时硬度从14.5 GPa下降到10.9 GPa.随着h-BN含量增加,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的摩擦系数略有下降.     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

热处理温度对Si3N（4p）/Al复合材料组织和性能的影响

对压力浸渗制备的Si3N4p/Al复合材料在800-950℃下进行热处理,测试复合材料的相组成、弯曲强度、硬度和断裂韧度变化,观察复合材料断裂特征。结果表明,850℃是一个重要的热处理温度点,在此温度下-βSi3N4和Al开始发生显著的界面反应;对Si3N4p/Al复合材料进行850℃以上热处理可以提高复合材料的硬度、强度,但断裂韧度有所下降;950℃热处理的45vol%Si3N4p/Al复合材料弯曲强度达到498MPa,硬度达到373HBS5/750,断裂韧度为7MPa.m^1/2,具有良好的强韧性配合;复合材料断裂以Si3N4陶瓷颗粒脆性解理和铝合金塑性撕裂两种形式为主,少有陶瓷颗粒/铝基体界面解离的情形。     

SPS熔铸工艺制备Nb/Nb5Si3原位复合材料

以Nb,Si粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术,原位合成了密实的Nb/Nb5Si3复合材料。利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的组织结构进行了分析,并探讨了材料的结构形成机制。结果表明,合成的材料由近球状的Nb颗粒与Nb-Nb5Si3共晶组织组成;SPS过程中产生的放电等离子体使Si粉及Nb颗粒的表面熔化,熔融的Nb和Si在冷却过程中发生共晶反应而形成Nb-Nb5Si3共晶体,而未反应完的Nb颗粒则均匀分布在共晶组织中     

熔炼温度对TiC/ZA70复合材料显微组织和力学性能的影响

采用原位合成法将Al-Ti-C粉末预制块加入到ZA70熔体中,成功制备了TiC颗粒增强ZA70铝基复合材料,研究表明：在900 ℃熔炼温度下,复合材料中有长条状中间相Al3Ti相存在,而在1 300 ℃熔炼温度下,复合材料中只有TiC颗粒形成;TiC颗粒的加入提高了复合材料的室温和高温强度,但伸长率略有下降,但Al3Ti相存在会削弱TiC颗粒的强化效果.     

铬含量对Al-Cr/Al原位复合材料微观组织及拉伸性能的影响

研究了铬含量对Al-Cr/Al原位复合材料微观组织及拉伸性能的影响。利用XRD对复合材料进行物相分析,应用扫描电镜观察增强体颗粒的大小、形貌和分布,并研究了复合材料的拉伸性能。结果表明,Al-Cr/Al原位复合材料Al和Cr首先生成Al0.983Cr0.017金属间化合物,随着Cr含量的增加,反应生成Cr、Al比例更高的化合物;复合材料的增强颗粒呈不规则多边形,均匀分布在基体中,与基体结合良好;随着铬含量的增加,增强颗粒的体积也在增大;由于生成了具有一定脆性的Al-Cr金属间化合物颗粒,抑制了基体的连续性,使复合材料的拉伸性能有所下降。     

Ti对SPS烧结Nb/Nb5Si3复合材料组织和性能的影响

以Nb、Si和Ti粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术对Nb-20Si、Nb-20Si-5Ti、Nb-20Si-15Ti和Nb-20Si-24Ti材料进行原位合成。利用扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的组织结构进行分析,探讨Ti对复合材料组织和性能的影响规律。结果表明,Ti元素的加入使得复合材料中Nb5Si3相转变成(Nb,Ti)5Si3,随着Ti加入量的增加,组织中出现了单质的Ti相,当Ti含量达到24%时,组织中还会出现Nb3Si相;同时Ti的加入会降低复合材料的硬度,提高其高温抗氧化性能。     

AlN覆钨对AlN/W-Cu复合材料组织和性能的影响

采用溶胶凝胶法对AlN粉体进行表面覆W后,将其与适量W粉混合,经压制、预烧结,制得多孔AlN/W骨架,再熔渗Cu后制备出不同AlN含量(0～8%)的AlN/W-Cu复合材料。考察了AlN含量对于烧结体微观组织、力学性能和热学性能的影响,并与由未覆钨AlN粉体制备的AlN/W-Cu复合材料进行对比。结果表明,采用溶胶凝胶法可在AlN颗粒表面均匀制备覆W层,其界面结合良好。覆钨AlN/W-Cu复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度以及热导率均优于未覆钨AlN/W-Cu复合材料的。AlN/W-Cu复合材料的相对密度、抗拉强度及热导率随AlN含量的增加而降低,而硬度随AlN含量的增加而上升。当AlN含量为2%时,覆钨AlN/W-Cu复合材料的综合性能最佳,相对密度达到97.69%,显微硬度达到277HV,热导率达到205.54 W/(m·K)。     

Sialon结合刚玉材料凝胶注模成型及其性能

研究了Sialon结合刚玉耐火材料浓悬浮体的流变性能和稳定性能.固相体积分数79%的悬浮体,在中等剪切速率时表现剪切变稀特征,剪切速率10～100 s-1范围表现出突出的"切稀"行为,符合凝胶注模成型的要求.计算了在剪切速率10～20s-1范围内的Bingham值为22960Pa,建立的流变模型为:σ=22960 391 γ.凝胶注模成型后的坯体具有3.11g/cm3的体积密度和14MPa的抗折强度.烧结材料的物相组成为刚玉和Sialon,六方柱状Sialon晶体发育完整,具有均匀一致的显微结构,性能达到了使用机械成型产品的性能,高温抗折强度提高3.8倍.     

Microstructure of Si3N4/Si3N4 joint brazed using Cu-Pd-Ti alloy filler

Microstructure of the Si3 N4/Si3 N4 joint brazed using an active filler of Cu-Pd-Ti alloy was analyzed by means of EPMA and XRD. The results indicate that a perfect Si3 N4/Si3 N4 joint is obtained by using an active filler of Cu76.5Pd8.5Ti15 alloy with brazing temperature, pressure and holding time of 1 373 - 1 473 K, 2× 10-3 MPa and 1.8 ks, respectively. The filler alloy in the joint is a Cu-Pd solution containing reactant of TiN, PdTiSi and Pd2Si.The interface between the filler alloy and Si3 N4 ceramic is composed of TiN reactant.     

TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料钎焊接头界面结构及性能研究

采用AgCuTi钎料实现了TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料的钎焊,确定了钎焊接头的典型界面组织结构为TiAl/AlCuTi/Ag(s,s)/TiN/Si3N4f/Si3N4。钎焊过程中,液相钎料在Si3N4f/Si3N4复合材料表面发生较好润湿,钎料中活性元素Ti与Si3N4基体及纤维发生反应形成连续的TiN化合物层。过高的钎焊温度或过长的保温时间导致钎缝中脆性的AlCuTi化合物增加,且由于接头应力的作用在钎缝中产生微裂纹甚至开裂,严重地降低了钎焊接头性能。当钎焊温度T=850℃,保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大,为9.4MPa,超过Si3N4f/Si3N4母材层间抗剪强度的60%。断口分析表明:压剪过程中,断裂发生在Si3N4f/Si3N4复合材料一侧。     

CNTs的添加对纳米Si3N4陶瓷组织与力学性能的影响

采用热压烧结法制备了CNTs-Si3N4纳米复相陶瓷,研究了碳纳米管(CNTs)的添加对Si3N4陶瓷组织与力学性能的影响,用XRD分析了该复合材料的相组成,并对它的硬度、抗弯强度和断裂韧性进行了测试.结果表明,CNTs-Si3N4纳米复相陶瓷的相为a-Si3N4、β-Si3N4和Si2N2O;其抗弯强度和断裂韧性均随碳纳米管含量的增加呈先升后降的变化趋势,最大值分别在CNTs添加量为2wt%和4wt%时获得;CNTs添加量为2wt%时,硬度略有提高,然后随碳纳米管含量的继续增加而逐渐降低;CNTs-Si3N4纳米复相陶瓷的主要增韧机制为碳纳米管的拔出、桥联和裂纹偏转.     

Effect of bonding parameters on microstructure and properties of Si_3N_4/Si_3N_4 joint brazed by Cu-Zn-Ti filler alloy

1INTRODUCTION Si3N4ceramichashighthermalandwearingresistanceandisapromisingmaterialforhightem peratureapplications.However,itisdifficultto manufacturetheSi3N4ceramicworkpieceswithla gerdimensionsandcomplicatedshapesduetoitspoorworkabilityandlowductility.Inrecent20years,manystudieshavebeenfocusedonthetech niquesofceramicjoining,becausethejoiningtech niquescanbeusednotonlyforlow costandhigh reliabilitymanufacturingofceramicpartswith complicatedshapesbutalsoforrepairingofthece ramicpartsinw…     

Csf/Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法,以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料,以Y2O3和La2O3为烧结添加剂,制备Csf/SiN4复合材料,研究了其力学性能和微波介电性能.结果表明,该Csf/Si3N4复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势,是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致;当纤维含量较低时,断裂韧性随纤维含量增大而增大,由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转.当纤维含量超过1%(质量分数)后,随着纤维含量的增大,氮化硅显微结构发生变化,氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小,使Csf/Si3N4复合材料断裂韧性逐步降低.当碳纤维含量在0～1%(质量分数)时,随着碳纤维含量的增加,介电常数ε',ε"和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大,而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应;当纤维含量继续增加时,在相同的频率下,介电常数下降,材料的频散效应逐渐消失.     

Si3N4/AgCu/TiAl钎焊接头界面结构及性能

采用AgCu非活性钎料实现了Si3N4陶瓷与TiAl基合金的钎焊,确定接头的典型界面组织结构为:TiAl/Ti3Al+Ti(s,s)/AlCuTi/Ag(s,s)+AlCu2Ti/Ti5Si3+TiN/Si3N4陶瓷。钎焊过程中,活性元素Ti从TiAl母材溶解到钎料中与Si3N4陶瓷发生反应润湿,实现了TiAl与Si3N4陶瓷的连接。随着钎焊温度的升高及保温时间的延长,靠近Si3N4陶瓷的TiN反应层厚度增加,Ag基固溶体中弥散分布的AlCu2Ti化合物聚集长大成块状,导致接头性能下降。当钎焊温度T=860℃,保温时间为5min时接头抗剪强度达到最大值124.6MPa。基于反应热力学及动力学计算TiN层反应激活能Q约为528.7kJ/mol,860℃时该层的成长系数KP=2.7×10-7m/s1/2。     

TiN/Si3N4纳米多层膜硬度对Si3N4层厚敏感性的研究

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和硬度,研究了其硬度随Si3N4层厚微小改变而显著变化的原因.结果表明,在TiN调制层晶体结构的模板作用下,溅射态以非晶存在的Si3N4层在其厚度小于0.7 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,多层膜形成共格外延生长的{111}择优取向超晶格柱状晶,并相应产生硬度显著升高的超硬效应,最高硬度达到38.5GPa.Si3N4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.     

烧结温度对多机制耦合增韧Si3N4陶瓷微观组织及力学性能的影响

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)、电镜扫描(SEM)、电子能谱(EDS)、透射电镜(TEM)等方法探究了烧结温度对该金属陶瓷相组成、显微结构及力学性能等方面的影响.结果表明:温度升高有利于金属相的保留和液相的生成.在1 700℃烧结时,Fe3Mo3N分解转变为金属Fe相,材料微观结构为大量高长径比β-Si3N4晶粒埋藏在Y-Mg-Si-O-N玻璃相中,样品密度(3.8213 g/cm3)、抗弯强度(908.2 MPa)、断裂韧性(12.08 MPa·m1/2)为最高;烧结温度为1 750℃时,材料中生成絮状非致密物质包裹的大晶粒MoSi2,材料性能下降.     

真空吸渗挤压制备2D-C_f/Al复合材料的组织和性能研究

采用真空吸渗挤压工艺制备了二维碳纤维增强铝基(2D-Cf/Al)复合材料。在挤压力(比压)为60~90 MPa、真空度为10~30 k Pa、浸渗挤压温度为580~620℃、保压时间为60~120 s时,可以获得浸渗充分和成形质量良好的复合材料。微观组织观察分析表明,基体合金和碳纤维分布均匀,纤维无折断、漂移现象,无明显微观缺陷。对Cf/Al复合材料进行密度和拉伸性能测试,其密度比基体合金降低17.9%,抗拉强度提高100%。热处理实验表明,经过T6热处理,基体合金的组织得到改善,内部应力和缺陷得到有效控制和消除,抗拉强度提高41%,而碳纤维和基体合金热膨胀系数的差异会在复合材料内部产生不良应力,导致其拉伸性能没有提高反而下降16%。