烧结温度和成分对Al_2O_3-TiC复合材料力学性能影响

以α-Al2O3粉、TiC粉为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3-TiC复合材料,系统研究了烧结温度以及成分对Al2O3-TiC复合材料的组织结构和力学性能的影响规律.结果表明:α-Al2O3与TiC间没有发生化学反应,两相间具有很好的化学相容性.TiC的引入有利于提高Al2O3-TiC复合材料的力学性能.1 600℃热压烧结的Al2O3-20%TiC复合材料具有最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到509.45 MPa和5.27 MPa·m1/2,复合材料的断裂方式主要是沿晶断裂,同时伴有穿晶断裂.     

热压烧结Al_2O_3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y_2O_3陶瓷材料的显微结构与力学性能

采用热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3复合陶瓷材料,并用扫描电子显微镜观察分析材料的微观结构。通过调整热压烧结工艺,研究烧结温度和保温时间对Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3材料的显微组织与力学性能的影响。研究发现:烧结温度能显著影响陶瓷材料的显微组织和力学性能,温度在低于1650℃范围内,材料的致密度随温度升高而提高,力学性能也随之提升;但烧结温度超过1650℃时,晶粒异常长大,材料性能降低。热压烧结的保温时间以15min为宜。在烧结温度为1650℃、保温时间15min下,热压烧结Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3陶瓷复合材料的力学性能良好,抗弯强度、维氏硬度、断裂韧度分别为735MPa、20.45GPa、8.9MPa·m1/2。     

掺加SiC晶须对B_4C-Al_2O_3复合材料性能的影响

B4C－ 20vol％ Al2O3和 B4C－ 30vol％ Al2O3两种材料分别掺加了 15vol％ (体积比 )的 SiC晶须 (SiCw)在 1850℃、 35MPa下热压烧结 40min。结果表明： SiCw的掺入,使复合材料的力学性能下降,特别是 B4C－ 30vol％ Al2O3材料的性能下降更为明显,弯曲强度和断裂韧性由原先的 389.5MPa和 5.76MPa· m1/2,分别下降到 293.4MPa和 4.11MPa· m1/2。通过分析找出了 SiCw对复合材料性能产生影响的原因。     

原位合成Al_2O_3/FeAl复合材料的组织与性能

利用Fe-Al-Fe2O3体系的放热反应,原位热压合成了Al2O3/FeAl复合材料.借助XRD和SEM等研究了复合材料的物相组成和显微结构,以及Al2O3生成量对复合材料显微结构和力学性能的影响.结果表明:经1 250℃保温1.5h热压烧结的块体材料主要由FeAl及少量Al2O3相构成,FeAl基体为片层结构,增强相Al2O3分散在基体和晶界处.随着Al2O3含量的增加,基体晶粒尺寸明显减小,同时对材料起增强增韧作用.在Al2O3含量为1.2wt%时,试样的抗弯强度达到最大值1 329.22MPa;在Al2O3含量为0.8wt%时,试样的断裂韧性达到最大值29.95MPa·m1/2.此值正好处于金属与陶瓷材料性能链的断缺处.因此,本研究结果对于完善材料性能体系具有重要意义.     

TiC含量及烧结温度对Al_2O_3-TiC复合陶瓷材料力学性能的影响

利用热压烧结法制备了Al2O3-TiC复合陶瓷材料,研究了TiC含量、烧结温度对材料致密度、抗弯强度、断裂韧性等性能的影响.结果表明:TiC颗粒的引入,可以有效提高Al2O3-TiC复合陶瓷材料的力学性能,当TiC含量为30Vol%、烧结温度为1 750℃时,Al2O3-TiC复合材料的断裂韧性值和抗弯强度值达到最大,分别为5.08 MPa·m1/2和620 MPa,试样的断裂方式主要为沿晶断裂,同时也含有穿晶断裂.     

三元层状Ti_3AlC_2材料的制备及力学性能分析

分别以石墨和TiC为碳源,以微米级Ti粉、Al粉为原料,采用固-液相原位热压烧结方法制备了不同反应物合成的致密层状Ti3AlC2陶瓷材料.采用XRD、SEM分析了产物的形貌和相组成,并对其力学性能进行了分析测试.研究表明:在1 300℃、25 MPa条件下,以TiC/Al/Ti混合粉末体系为原料,热压烧结可以获得纯度较高的致密Ti3AlC2层状陶瓷材料;Ti3AlC2陶瓷材料的断裂韧度KIC为5.60 MPa.m1/2,维氏硬度在HV 400～600之间,抗弯强度为454.7 MPa,抗压强度可达764 MPa.研究表明,晶粒细化是其力学性能提高的主要原因.     

烧结温度对Al_2O_3-SiC复合陶瓷力学性能的影响

以Al2O3和SiC为原料,利用热压烧结法制备了Al2O3-SiC复合陶瓷.采用三点弯曲法、单边切口梁法等手段和SEM方法分别测定和分析了该复合陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、致密度和断口形貌.结果表明,Al2O3-SiC10wt%复合陶瓷的致密度随热压烧结温度的提高而逐渐提高,最高可达98.42%;抗弯强度随烧结温度的升高而呈上升趋势,在1 800℃时抗弯强度最大为623MPa;断裂韧性明显是随温度的升高加强,特别是在1 850℃烧结时达到最高值7.9MPa·m1/2.材料的断裂方式主要为沿晶断裂,随着烧结温度升高,穿晶断裂所占的比例增大.     

Al2O3／Al复合材料的制备及性能研究

采用非匀相沉淀法制备纳米Al2O3包裹Al复合粉体,通过热压烧结制备出Al2O3/Al复合材料,利用差热分析仪、SEM、教显维氏硬度计及万能试验机测试研究了复合材料的微观结构及热力学性能.结果表明,经1 050℃/30 min煅烧岳获得的复合粉体成分为α-Al2O3和Al;同单相Al2O3相比,纳米Al的添加降低了瓷体的烧结温度;添加Al的摩尔数分数为10%的Al2O3/Al复合陶瓷的抗弯强度提高10%,断裂韧性提高了86%,硬度值随Al的增加而下降.     

掺杂对Al_2O_3/TiAl复合材料性能的影响

本研究采用Ti-Al-TiO2-La2O3体系,通过热压烧结工艺原位合成了Al2O3/TiAl复合材料.借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析研究了材料的物相组成和微观组织结构,同时分别将掺杂La2O3和掺杂Fe2O3对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响进行了对比.结果表明:掺杂La2O3合成的Al2O3/TiAl复合材料基体尺寸相对掺杂Fe2O3合成产物较小,分散更加均匀,致密度更高.当La2O3掺杂量为3.93wt%时,Al2O3/TiAl复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最大值,分别为701.95MPa和7.79MPa·m1/2.由于稀土氧化物具有对基体和增强颗粒的净化,细化晶粒等作用,因此提高了TiAl基体与Al2O3增强颗粒结合强度,所以掺杂La2O3合成材料的力学性能相比掺杂Fe2O3合成的产物较高.     

Cr粒子含量对Al2O3/Cr复合材料力学性能及介电性能的影响

以热压烧结的方法制备了Al2O3／Cr复合材料，探讨了Al2O3／Cr复合材料显微结构、力学性能及微波介电性能随Cr粒子含量变化的规律。SEM结果表明，在垂直于压力方向上，Cr粒子有明显的受压拉伸现象；当Cr粒子含量从10vol％增加至30vol％时，复合材料中Cr粒子的分布由孤立向桥连方式转变。随Cr粒子含量的增加，复合材料致密度略有下降，抗弯强度明显降低。与纯氧化铝陶瓷相比，含10vol％Cr粒子Al2O3／Cr复合材料的断裂韧性提高了81％以上。复介电常数测试结果表明，在8．2～12．4GHz频率范围内，复合材料复介电常数的实部和虚部随Cr粒子含量的增加大幅度上升，且存在明显的频散效应。当Cr粒子含量达到30vol％时，由于Cr粒子之间的部分桥连现象而使介电常数虚部在一定频段出现负值。     

烧结温度对BN陶瓷材料强度的影响

采用热压烧结(HP)法制备纯BN陶瓷和B2O3-BN陶瓷复合材料．利用三点弯曲方法测定了这两种材料的抗弯强度、弹性模量等力学性能，通过扫描电镜对两种材料的断口进行了分析。结果表明：纯BN陶瓷烧结温度达到1800℃时相对质量密度和强度较低；添加B2O3烧结温度超过900℃时可以形成液相，改善了BN的烧结性能，提高了B2O3-BN复合陶瓷的相对质量密度，从而提高了材料的强度。     

等离子烧结法制备FeAl/Al2O3复合材料

利用机械活化-放电等离子烧结的方法,将Fe-Al-Al2O3粉末经机械活化后快速烧结,得到致密且晶粒细小的FeAl/Al2O3块体复合材料.研究表明,在w（球）∶w（粉）=13∶1、转速170 r/min、球磨时间25 h的球磨参数下,粉体中的纳米级Al2O3颗粒,在细化和活化Fe、Al金属粉末的同时,还能有效地阻止金属粉末在烧结前合金化生成金属间化合物.在烧结压力40 MPa、烧结温度1050℃、加热时间15 min、保温时间10min的烧结参数下,制备的FeAl/Al2O3复合材料的致密度可达96.4%.     

微波烧结氧化铝陶瓷的纳米增韧研究

高纯度氧化铝陶瓷具有极高的机械强度,在航空航天等国防尖端技术领域具有极好的应用前景．针对目前采用普通方法烧结的高纯度氧化铝陶瓷韧性较差的问题,利用圆柱形微波多模烧结腔进行了高纯度氧化铝陶瓷的纳米增韧研究．以氧化铝（质量分数99．9％）、氧化镁（质量分数0．05％）和氧化钇（质量分数0．05％）为基准原料配比,在其中添加不同比例的纳米氧化铝粉末,研究不同比例纳米氧化铝粉末对陶瓷性能的影响．结果表明,当纳米氧化铝粉末添加量达到30％时,高纯度氧化铝陶瓷试样的密度、维氏硬度和断裂韧性分别达到3．92g／cm^3、23．2GPa和4．21Pa·m^1/2;与未添加纳米氧化铝粉末烧结得到的陶瓷试样相比,密度降低0．5％,但其维氏硬度增加了2．2％,断裂韧性甚至增强了33．7％．     

Al_2O_3-TiC复合材料放电等离子烧结(SPS)致密化研究

用燃烧合成及放电等离子烧结法制备出致密Al_2O_3-TiC复合材料;分析了烧结温度与材料致密度、显微结构及力学性能的关系;真空气氛、1650℃、保温5min烧结试样的相对密度达99.8％,断裂韧性为4.61 MPa·m~(1/2);更高温度下烧结,气相反应加剧,不利于致密度进一步提高,力学性能也有所下降。沿晶断裂是其主要断裂方式。     

Comparative study of β-Si3N4 powders prepared by SHS sintered by spark plasma sintering and hot pressing

β-Si3N4 powders prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) with additions of Y2O3 and Al2O3 were sintered by spark plasma sintering (SPS). The densification, microstructure, and mechanical properties of Si3N4 ceramics prepared using this method were compared with those obtained by hot pressing process. Well densified Si3N4 ceramics with finer and homogeneous microstructure and better mechanical properties were obtained in the case of the SPS technique at 200℃ lower than that of hot pressing. The microhardness is 15.72 GPa, the bending strength is 716.46 MPa, and the fracture toughness is 7.03 MPa.m1/2.     

纳米三氧化二铝对陶瓷烧结温度的影响

采用在普通陶瓷坯料上涂抹一层纳米三氧化二铝的方法进行分组烧结试验。利用纳米颗粒的奇异特性提高坯料表面的扩散速率,降低烧结温度,提升烧结产物的致密化程度。实验中通过控制纳米添加剂的剂量以及工艺优化,取得最佳的增强、增韧效果。运用SME、XRD等检测手段分析不同晶型、不同形貌的纳米氧化铝对烧结温度的降低程度以及力学性能的改善状况,为陶瓷制备提供实验数据储备。实验结果表明:在陶瓷坯料表面涂抹纳米三氧化二铝涂层既可节省纳米材料又能大幅度降低烧结温度,是提高力学性能的行之有效的措施。     

Influence of mechanical alloying time on the properties of Fe_3Al intermetallics prepared by spark plasma sintering

The Fe3Al-based intermetallics were prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering (SPS), and the influence of milling time on the properties of materials was investigated. The phase identification was investigated by X-ray, and the surface morphology and fractography were observed by scanning electron microscope (SEM). The mechanical properties such as bending strength, strain, and microhardness were tested. The results show that Fe reacts with Al completely to form Fe3Al during short SPS processing time. The relative densities of the sintered samples were nearly 100/. The mechanical properties of the sintered samples can be improved along with the milling time. The representative values are the bend strength of 1327 MPa and the microhardness of 434.     

Influence of mechanical alloying time on the properties of FeaAl intermetallics prepared by spark plasma sintering

The Fe3Al-based intermetallics were prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering （SPS）, and the influence of milling time on the properties of materials was investigated. The phase identification was investigated by X-ray, and the surface morphology and fractography were observed by scanning electron microscope （SEM）. The mechanical properties such as bending strength, strain, and microhardness were tested. The results show that Fe reacts with Al completely to form Fe3Al during short SPS processing time. The relative densities of the sintered samples were nearly 100%. The mechanical properties of the sintered samples can be improved along with the milling time. The representative values are the bend strength of 1327 MPa and the microhardness of 434.