Al2O3基复合陶瓷的研究进展

介绍了Al2O3基复合陶瓷材料的研究进展状况,对目前已经研究的体系、制备工艺、力学性能及其增韧机理等做了一个简要的综述.     

Al2O3透明陶瓷显微结构的研究

采用高纯Al2O3(＞99.9%)粉末为原料,用无压烧结工艺制备Al2O3透明陶瓷.研究了添加剂Y2O3、烧结温度、保温时间等对Al2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响.实验结果表明,适量的Y2O3能够抑制Al2O3晶粒的生长,改善烧结性能,但添加量过多会使Al2O3陶瓷气孔略有增加.在1800℃烧结的样品密度接近理论密度,具有较好的光学性能.延长保温时间能够使晶粒长大的同时有效排除晶界处少量气孔.     

不基于熔态润湿的Al/Al2O3直接钎焊

针对Al熔液在850℃以下不润湿Al₂O₃而难以直接钎焊的困难, 本工作研究了溅射Al对Al₂O₃的“润湿”作用, 提出了一种采用溅射Al基薄膜作为钎料直接钎焊Al₂O₃的方法。结果表明, 这种方法可以在不满足熔态Al润湿条件的680℃实现Al和Al-Cu合金对Al₂O₃的直接真空钎焊, 并且仅需0.1 Pa的真空度。所获得的Al/Al₂O₃的接头剪切强度达到115 MPa, Al-1.6at% Cu合金钎焊接头的剪切强度可提高到163 MPa, 当钎料中的Cu含量提高至14.3at%后, 钎焊接头中焊缝与陶瓷界面产生Cu的偏聚, 接头的剪切强度因界面断裂降低为127 MPa。并对这种不基于金属熔态润湿钎焊方法的原理进行了分析讨论。     

金属间化合物／Al2O3陶瓷复合材料研究新进展

本文主要介绍了Ｎｉ－Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ－Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３和Ｆｅ－Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３三种复合材料的最新研究进展情况,对它们的最新研究动态进行了综述。着重介绍了Ｆｅ－Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３的研究进展,并认为Ｆｅ－Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３是一种应用前景非常广阔的新型材料,添加合金元素是进一步提高其性能的重要途径。     

LiTaO3颗粒增韧Al2O3陶瓷复合材料的制备与性能

通过冷等胸压成型空气气氛下元压烧结把LiTaO3压电陶瓷颗粒作为增韧相引入Al2O3结构陶瓷,结果发现,LiTaO3与Al2O3在1300℃烧结后能稳定共存,LiTaO3颗粒弥散均匀分布;LiTaO3的加入改善了Al2O3陶瓷的烧结性能;LiTaO3颗粒含量适中的Al2O3基陶瓷复合材料的力学性能显著提高。     

提高Al2O3陶瓷表面化学镀Cu层结合力的研究

化学镀Ｃｕ是Ａｌ２Ｏ３陶瓷基板表面金属化的一种颇具优势的方法,但镀层与基板之间的结合力较低影响其广泛应用。本文通过选取适当的腐蚀剂,改善了Ａｌ２Ｏ３陶瓷表面形貌,从而获得了２５ＭＰａ以上的镀层结合强度,可满足电子封装的要求。另外,本文通过ＳＥＭ及ＥＤＡＸ,对腐蚀产生的结合强度的提高进行了微观分析。     

Al2O3/Cu/Al扩散连接工艺参数的优化

通过一定范围内的强度实验数据建立了Al2O3/Cu/Al扩散连接工艺规范参数优化的数学模型,得到了评价接头综合性能的回归方程。利用该方程求得最佳接头性能的工艺参数为：T＝777K、t=1226s。对该工艺规范扩散连接的Al2O3/Cu/Al接头进行强度试验,接头抗拉强度为108MPa、剪切强度为45MPa。强度试验结果表明,接头获得最佳综合强度值的工艺规范介于获得最大抗拉强度值时的规范与获得最大剪切值时的规范之间。在最佳综合规范下,接头的抗拉强度和剪切强度值与最大抗拉强度、最大剪切强度值接近,这表明数学模型所计算出来的最佳规范与实际值吻合较好。     

Al2O3陶瓷片上沉积钛膜的研究

采用电弧离子镀方法在Al2O3陶瓷片上沉积Ti金属膜,并对成膜厚度的影响因素进行分析,沉积Ti金属膜合适的工艺参数为:电流70A,时间20min～30min,工件转速2 r/min～4 r/min.     

Fe-Al/Al2O3陶瓷基复合材料

较系统地论述了Fe-Al/Al2O3陶瓷基复合材料的研究过程和应用开发前景,对所研材料的制备科学及材料强韧性机理等一并给予了阐述。     

TiCN颗粒强化Al2O3陶瓷压痕韧性的统计性质

采用直接压痕法测定了一种ＴｉＣＮ颗粒强化Ａｌ２Ｏ３陶瓷复合材料的断裂韧性,发现在材料表面不同位置测得的压痕韧性值不同,测试结果呈现出较大的离散性。这一离散性可能与材料表面显微结构的不均匀性有关。对１００个测试数据进行的统计分析表明,压痕韧性服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。     

Brazing Al2O3 to sintered Fe-Ni-Co alloys

Active metal brazing has been widely used to join ceramics to metals, as sound joints are usually achieved in a single step process without special equipment. However, residual stresses may be a potential problem especially upon joining ceramics to alloys with relatively high thermal expansion coefficients. This work investigates the brazing behavior of Alumina (Al₂O₃) to a sintered Fe-Ni-Co alloy, specially designed to match its coefficient of thermal expansion to that of the ceramic counterpart. The results indicate the presence of an interfacial zone whose microstructure depends on the filler alloy employed. A relationship was established between the microstructure of the interface and the flexural strength of the joints.     

钢基体涂覆Al2O3陶瓷层的研究现状与展望

综述了目前钢基体上制备Al2O3陶瓷涂层的研究现状,详细介绍了热喷涂法、溶胶-凝胶法及热化学反应法3种制备Al2O3陶瓷涂层的主要方法,并探讨和分析了它们各自的优缺点.热喷涂法普遍存在维护和使用费用昂贵的特点;溶胶-凝胶法最大优点就是制备过程温度低;热化学反应法作为一种新兴的钢基Al2O3陶瓷涂层制备方法,其显著优点在于工艺简单、成本低廉并且无需特殊设备,具有广阔的发展前景.文章最后对Al2O3陶瓷涂层的研究进行了展望.     

微波烧结Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的研究

以分析纯Al(NO3)3.9H2O·NH3.H2O和50 nm的SiC粉体为原料,采用溶胶-凝胶法制备干凝胶,经热处理合成Al2O3/SiC纳米复合粉体。利用微波烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并与常规烧结比较,分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能影响。结果表明,与常规烧结相比,微波烧结可以提高Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的强度和韧性,改善材料的显微结构,促进致密化和晶粒生长。     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的研究

采用热压工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测量了其力学性能.结果表明,当CaF2含量为10%(质量分数,下同)时,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV1537.其微观结构显示,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的晶粒大小均匀,基体组织成网状结构,有利于提高材料的强度.对Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料室温干摩擦下的摩擦磨损行为进行了研究,当CaF2含量为10%时,摩擦系数最低,约为0.28左右,CaF2含量为15%的陶瓷反而具有较大的摩擦系数,达到了0.32左右.研究表明,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料能形成有效的减磨层,从而显著降低摩擦系数和磨损因子,具有一定的自润滑性能.     

Al/Al2O3陶瓷基复合材料的研究进展

在综述Al/Al2O3复合材料制备工艺的基础上,提出了将石英玻璃浸入铝镕体中,通过Al向SiO2玻璃中的反应浸渗.制备Al/Al2O3复合材料的新方法.获得了Al与Al2O3相互连通的Al/Al2O3复合材料.由于玻璃具有容易被加工成各种形状零件的特点,通过Al液向致密玻璃坯体的反应浸渗,可以获得近成形的Al/Al2O3复合材料.实验结果发现,由于Al/Al2O3中不存在孔隙,Al/Al2O3的弯曲强度和断裂韧性分别可达430MPa和13MPa·m1/2,其性能优于用Lanxide工艺制备的Al/Al2O3.     

Al2O3陶瓷注射成型热塑性粘结剂及脱脂工艺研究

重点研究了氧化铝陶瓷注射成型中热塑性粘结剂的选取和对应的热脱脂工艺。结果表明，当Al2O3粉料质量百分含量为70％、选用石蜡／聚丙烯／硬脂酸（mpw：mpp：mSA=79：20：1）热塑性粘结剂时，采用适当的热脱脂工艺，可获得结构缺陷少、性能较高的Al2O3陶瓷材料。     

Al2O3陶瓷制备及性能分析

以纯Al2O3粉、Mg(NO3)2·6H2O、Y(NO3)3·6H2O为原料,于1500℃、1600℃和1700℃常压制备了高纯Al2O3陶瓷,研究了烧结温度和烧结助剂的含量对Al2 O3陶瓷密度、硬度及微观结构的影响.结果表明,添加剂的作用受烧结温度的影响较大,进而影响了烧结体的硬度.     

Processing and Heat Treatment Effects on an Al2O3/Ni3Al Composite

Various processing routes may be used to fabricate Ni₃Al matrix composites. In the present study, vacuum hot pressing and hot extrusion were used to fabricate an Al₂O₃ Composite particulate-reinforced Ni3Al composite. Relatively low extrusion temperatures promoted gamma-phase formation as did extended high temperature anneals. The room-temperature bend strength was found to increase as the gamma-phase content increased. Furthermore, the composite creep rate was affected by the. processing parameters and their effect on the amount of gamma/pgamma-prime interface. The matrix and particulates did not exhibit any reaction after normal processing. However, a minor reaction was noted after annealing near 1000°C, while extensive reaction resulting in Ni-Al spinel formation occurred above 1200°C in air     

Improving the mechanical properties of Al2O3/Ni laminated composites by adding Ni particles in Al2O3 layers

The (Al₂O₃ + Ni) composite, (Al₂O₃ + Ni)/Ni and Al₂O₃/(Al₂O₃ + Ni)/Ni laminated materials were prepared by aqueous tape casting and hot pressing. Results indicated that the (Al₂O₃ + Ni) composite had higher strength and fracture toughness than those of pure Al₂O₃. The fracture toughness of (Al₂O₃ + Ni)/Ni and Al₂O₃/(Al₂O₃ + Ni)/Ni laminated materials was higher than not only those of pure Al₂O₃, but also those of Al₂O₃/Ni laminar with the same layer numbers and thickness ratio. It was found that the toughness of the Al₂O₃/(Al₂O₃ + Ni)/Ni laminated material with five layers and layer thickness ratio = 2 could reach 16.10 MPa m^1/2, which were about 4.6 times of pure Al₂O₃. The strength and toughness of the (Al₂O₃ + Ni)/Ni laminated material with three layers and layer thickness ratio = 2 could reach 417.41 MPa and 12.42 MPa m^1/2. It indicated the material had better mechanical property.