纳米晶陶瓷的成形技术

纳米晶陶瓷既拥有传统陶瓷耐高温、耐腐蚀、强度高、硬度大等优点,又有纳米材料的高韧度、低温超塑性等特点,因而成为材料的一个发展热点。介绍了纳米晶陶瓷基于“压力压制素坯＋素坯烧结”模式传统成形技术的研究现状,及各种技术的优缺点;激光实体自由成形技术突破了传统纳米晶陶瓷成形技术的制备模式,拥有巨大的发展潜力,重点介绍了这项技术的研究现状,并指出其发展方向。     

85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的耐磨损性能研究

通过控制无压埋烧条件制备了85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,重点研究了纳米碳化硅对复合陶瓷耐磨损性能的影响.结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面耐磨损特性.SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的磨损去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形.     

85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的耐磨损性能研究

通过控制无压埋烧条件制备了85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,重点研究了纳米碳化硅对复合陶瓷耐磨损性能的影响.结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面耐磨损特性.SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的磨损去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形.     

大尺寸轻型碳化硅质反射镜素坯的凝胶注模成型

利用凝胶注模成型工艺制各了大尺寸轻型碳化硅(SiC)质反射镜素坯.讨论了SiC的颗粒级配、固相含量对浆料性能的影响以及催化剂、引发剂、浆料温度对凝胶时间的影响.结果表明:最佳分散条件下固相含量为65%的SiC水基浆料具备良好的流动性,适于进行凝胶注模成型;引发剂加入量为20 mmol/L浆料,与催化剂的摩尔比为5:1,浆料温度降到15℃时,凝胶时间能够满足注模及成型所需.最终测试了反应烧结后SiC陶瓷的性能.     

85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的表面抛光性能

以工业中广泛使用的85氧化铝陶瓷原料粉为原料,加入纳米碳化硅,通过控制无压埋烧制备了85Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,研究了其表面抛光行为,讨论了纳米碳化硅对复合陶瓷表面抛光性能的影响.结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面抛光响应,在同样的磨料尺寸下,复合陶瓷能够得到更好的表面抛光质量.SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的抛光去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形.     

室温冷凝浇注成型碳坯制备反应烧结碳化硅

本研究制备不同固相含量的莰烯基全碳料浆,并研究料浆的流变特性。所制备的全碳料浆具有良好的流动性和充型能力;制备出的素坯密度为0.457~0.872g/cm3,通过光学显微镜发现素坯表面具有圆形孔隙,随着固相含量的提高,素坯中的孔隙尺寸降低;通过在1550℃下的高温渗硅,最终制得密度为2.133~2.904g/cm3的反应烧结碳化硅。     

中科院宁波材料所在碳化硅复合材料绿色低成本技术研发方面取得进展

正先驱体转化碳化硅陶瓷基复合材料(CMCs)主要应用于制备具有耐高温、抗氧化、耐磨性好、热膨胀率小、导电导热性好、硬度高和耐腐蚀等优异性能的,并可近净尺寸成型的高性能陶瓷材料和纤维增强陶瓷基复合材料;目前已被广泛应用于高端科技与国防军事领域,如空间遥感成像光学系统轻量化支撑结构件、航空航天发动机热端部件、可重复使用的航天运载器热防护材料、高超音速运输推     

泡沫碳化硅陶瓷表面原位合成Silicalite-1沸石的研究

采用泡沫碳化硅陶瓷作为载体,在其表面制备沸石分子筛涂层.首先,通过聚氨酯泡沫热解结合可控熔渗反应烧结制备泡沫碳化硅陶瓷. 然后通过原位水热合成法在泡沫碳化硅陶瓷表面制备Silicalite-1沸石涂层. 沸石涂层和泡沫碳化硅载体所组成的复合材料具有独特的微孔/大孔结构,高的比表面积和界面结合强度.这种材料将会在催化、吸附/分离领域有广泛的应用前景.     

近净成形制备SiC/Al复合材料Ⅰ:SiC预成形坯的制备

以微米级的碳化硅粉和石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出不同孔隙含量的、适合液态铝无压渗透的SiC预成形坯。研究SiC多孔陶瓷的低温烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响。结果表明：在1 100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应;SiC氧化产生的结晶态SiO2膜将SiC粉体粘结成陶瓷骨架,石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生4%左右的线膨胀,但坯体不发生形状改变;通过调整石墨含量,能获得孔隙率从0.47-0.63的SiC陶瓷骨架。     

碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响

采用传统机械加工方法研究了碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量的影响,指出碳化硅陶瓷密度对光学镜面加工质量有一定影响,但在一定密度范围内,通过改善光学镜面加工工艺均可得到较好的表面质量.通过对加工机理的分析得出,在碳化硅陶瓷光学镜面加工过程中,材料去除方式与磨粒尺寸有关,选择适当的磨粒尺寸可实现材料去除方式由晶粒去除向延性去除的转变,从而有效地降低表面粗糙度.     

高SiC含量的Al基复合材料的制备I:SiC预成形坯的制备

以W28的工业磨料用碳化硅粉和W10的高纯石墨粉为原料,采用氧化结合法制备出孔隙含量分别为38%、48%和61%的SiC预成形坯.研究了SiC多孔陶瓷的低温氧化烧结机理和石墨添加量对SiC陶瓷骨架烧结密度和尺寸变化的影响.研究结果表明:在1100℃烧结时,碳化硅和石墨粉同时发生氧化反应,碳化硅粉体通过自身氧化产生SiO2而焊接在一起,形成陶瓷骨架;石墨氧化去除后形成孔隙;SiC粉体间的本征孔隙和石墨去除后留下的孔隙构成三维互连通状态;因SiC氧化导致陶瓷骨架产生3%左右的线膨胀,膨胀量随石墨含量的增加而增大.     

碳化硅陶瓷增材制造研究取得新进展

碳化硅(SiC)陶瓷结构件在各类新应用场景的需求正在逐渐增多,其中包括核工业领域的大尺寸复杂形状SiC陶瓷核反应堆芯;集成电路制造关键装备光刻机的SiC陶瓷工件台、导轨、反射镜、陶瓷吸盘、手臂等;新能源锂电池生产配套的中高端精密SiC陶瓷结构件;光伏行业生产用扩散炉配套高端精密SiC陶瓷结构件和电子半导体高端芯片生产制程用精密高纯SiC陶瓷结构件。但是由于SiC是Si-C键很强的共价键化合物,硬度仅次于金刚石,具有极高的硬度和显著的脆性,精密加工难度大。     

预处理工艺对钛合金微弧氧化膜层性能的研究

微弧氧化是一种能在阀金属上有效制备原位生长陶瓷层的一种方法,但是其多孔的形貌和结构对于材料的表面性能产生了一定的限制。一种理想的微弧氧化陶瓷层应具有较小的孔隙率和微孔直径。为了实现这一目的,采用前处理工艺对碳化硅纳米颗粒进行了预处理,并对Ti6Al4V合金进行了微弧氧化处理,制备出了含有碳化硅颗粒的微弧氧化陶瓷层。对所制备膜层的表面形貌、成分及抗腐蚀性进行了探究;对膜层微孔尺寸的变化机理进行了分析。结果表明:纳米碳化硅经预处理后,所制备的涂层微孔直径明显减小,抗腐蚀性明显提升。     

高性能氧化物陶瓷材料的注射成型

系统研究了高纯超细3Y-ZrO2和Al2O3陶瓷粉末的注射成型技术.主要研究了高纯超细3Y-ZrO2和Al2O3粉末,与有机载体混炼后的流变性,获得适于注射成型的悬浮体;注射成型的陶瓷的素坯特性.分析测试了脱脂烧结后3Y-ZrO2和Al2O3陶瓷体的体积密度,显微结构特征,抗弯强度等性能.并采用注射成型技术成功的制备出表面光洁、尺寸精确的光纤连接器陶瓷套筒、生物陶瓷牙桩、陶瓷刀片等高性能精密陶瓷部件.     

大尺寸铝基复合材料锭坯的喷射共沉积制备技术及装置

为了解决陶瓷颗粒增强铝基复合材料大直径厚壁管坯、圆柱锭坯和环件的制备技术问题,作者发明了坩埚移动式自动化控制喷射共沉积技术和一系列装置,研究了喷射共沉积过程原理及基本规律,制备出了尺寸为dout650 mm/din 300 mm×1 200 mm的6066Al/SiCp管坯,d700mm×600 mm的7075Al/SiCp圆柱锭坯和dout1 200mm/din600 mm×250 mm的7075Al/SiCp环件.沉积层的冷速达104K/s.在沉积过程中雾化颗粒的沉积轨迹是一种有规律的扭合曲线.实验结果表明,该技术是适合于制备大尺寸快速凝固铝基复合材料坯件的理想技术.     

MgO对YAG透明陶瓷烧结性能的影响

采用真空固相反应烧结技术制备了YAG透明陶瓷,测试了陶瓷素坯的热膨胀曲线、陶瓷样品的透过光谱及表面微结构。深入研究了Mg O作为烧结助剂,其添加量对YAG透明陶瓷显微结构、光学透过率等性能的影响。结果表明,在1780℃下保温6 h,制备得到具有高透明度的YAG透明陶瓷。0.1%以上(质量分数,下同)的Mg O添加量有利于陶瓷的致密化,但由于第二相的产生及气孔不能排除,严重降低了陶瓷的光学质量;添加0.03%的Mg O最有利于透明陶瓷的烧结,制备得到的陶瓷晶粒尺寸均一,几乎无晶内及晶间气孔,其在波长1200 nm处的透过率约为82%。     

基于光固化的直接陶瓷成形工艺

文章把光固化技术应用于陶瓷成形,提出了一种新型的直接陶瓷成形工艺-陶瓷光固化工艺。通过实验研究发现,陶瓷浆料粘度、固化厚度对陶瓷素坯的成形过程有决定性作用;陶瓷粉末的体积分数决定了陶瓷素坯的收缩率。为减少陶瓷素坯收缩率,必须提高陶瓷粉末的体积分数。实验表明,陶瓷浆料粘度小于3000MPa·s,固化厚度大于200μm,能够满足该工艺的要求。陶瓷粉末体积分数大于40%,能够得到低收缩率的陶瓷零件。     

中频感应加热技术在碳化硅生产中的应用

介绍了由碳基素坯硅液一次浸渍、高温化合方法获取高纯度、高密度碳化硅制品的工艺及工装设备     

短碳纤维增强反应烧结碳化硅复合陶瓷机理研究

以碳化硅粉末、纳米碳黑、短碳纤维为原料,采用模压成型、反应烧结法制备了力学性能优异的碳化硅复合陶瓷。对短碳纤维增强反应烧结碳化硅复合陶瓷的机理进行了研究。结果表明:纳米碳黑由于其更高的反应活性,有效的抑制了短碳纤维与硅的反应,碳纤维仅外层与硅反应生成β-Si C,少量硅通过扩散进入碳纤维内层,短碳纤维得到有效保护。纳米碳黑完全反应的同时,碳纤维作为部分碳源填充了更多坯体气孔,更多气孔被Si之外的相填充使得复合陶瓷烧结体的残硅体积分数由20%降至12%,且有效的抑制了硅岛的形成。材料断口形貌中可观察到纤维拔出、纤维脱粘、和大量细小β-Si C晶粒拔出。相比于传统的反应烧结碳化硅陶瓷,添加碳纤维的碳化硅复合陶瓷的断裂韧性由4.06 MPa·m~(1/2)提升至5.11 MPa·m~(1/2);烧结体体积密度由3.04 g/cm~3降低至2.98 g/cm~3,弯曲强度由295 MPa提升至379MPa,碳化硅复合陶瓷的比强度提升了31%。     

一般问题：焊接科学和技术的发展及前景

熔化焊焊接热源模型及其发展趋势大;激光焊接工艺的现状与进展;碳化硅颗粒增强铝基复合材料电弧焊研究进展;展望21世纪焊接技术;热喷涂制备近净尺寸涂层技术的发展及其前沿科技问题