TiB2/SiC陶瓷复合材料制备工艺的研究

以TiO2、B4C和C为原料,基于原位合成法在SiC基体中生成TiB2颗粒,并采用无压烧结法制备出TiB2/SiC复合陶瓷.通过对复合材料制备工艺的研究,发现:高于1 300℃的预烧结能形成TiB2/SiC复合陶瓷坯体.C含量、烧结温度和保温时间对复合材料的相对密度均有影响.当C含量(质量分数)为4%时、在1 400℃...     

等离子活化烧结Ta-2Ti-xTiC复合材料的微观结构与力学性能

采用等离子活化烧结法制备Ta-2Ti-xTiC(x=0、0.5、1.0、2.0和4.0,质量分数,%)复合材料,研究TiC对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明,随TiC含量增加,复合材料的致密度先升高后降低,Ta-2Ti-0.5TiC的致密度达到最高值99.5%。加入TiC可抑制晶粒生长,晶粒尺寸随TiC含量增加而减小,TiC质量分数为4.0%时,晶粒尺寸减小至2.98μm。TiC在高温下发生脱碳反应,生成的C与Ta反应原位生成高硬度的Ta₂C陶瓷相,起到桥接基体晶粒与阻碍裂纹扩展的作用。随Si C含量增加,Ta-2Ti-TiC复合材料的硬度和抗磨强度提高,这得益于晶粒细化与原位生成的Ta₂C高硬度陶瓷相。     

TiB_2惰性阴极材料的特性与工程化实验研究

针对现代大型金属铝惰性材料的技术发展 ,重点论述二硼化钛惰性阴极材料的特性和作用机理 ,叙述了二硼化钛粉体制备、二硼化钛及其复合材料的涂层技术 ,提出厂混捏—成型可湿性阴极的工业实验方案     

放电等离子烧结溶解法制备SiC/Al复合泡沫 材料及其压缩性能

以纯铝为基体,NaCl作为造孔剂,粒径为20μm的SiC颗粒为增强相,采用放电等离子烧结溶解法制备SiC/Al复合泡沫。用SEM、EDS对其微观形貌进行表征,并对该复合泡沫材料进行压缩实验,研究其室温下的压缩性能.结果表明:在真空状态下,采用烧结温度550℃,外加压力30 MPa,保温时间10min,能够制备出致密度在97. 6%,性能优异的SiC/Al复合泡沫材料.与纯泡沫铝相比,SiC/Al复合泡沫的强度高,当SiC的添加量(质量分数)为10%时,SiC/Al复合泡沫的强度为58 MPa,增长幅度为82. 76%.     

放电等离子烧结法制备TiC/SiC复合增强材料的研究

采用放电等离子烧结工艺,将不同用量的纳米SiC粉末与TiC颗粒相复合制备力学增强材料.分别对不同SiC粉末含量的试样进行SEM表征,对质量分数10％SiC的复合试样进行XRD测试.并着重分析探讨了SiC对复合材料在断裂韧性、导电性方面的影响及TiC对复合材料在材料密度和硬度方面的影响.结果 表明:该复合增强材料内部晶粒...     

原位网状结构增强（TiB+La2O3 ）/TA19复合材料组织与力学性能研究

采用球磨和放电等离子烧结（SPS）技术制备出增强相呈网状结构分布的（TiB+La2O3）/TA19复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、 X射线衍射仪（XRD）等手段对复合粉末和复合材料的微观组织、物相结构和断口特性进行表征分析,通过万能试验机测试了复合材料的室温和高温力学性能。结果表明： LaB6颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度。随着增强体含量的增加,复合材料的组织由魏氏组织向等网篮状组织转变;烧结后晶粒得到细化,力学性能得到提高。随着增强体含量的提高,复合材料的室温抗拉强度不断提高,延伸率下降。当LaB6的质量分数为0.2%时,复合材料的延伸率最好,为17.5%;当LaB6的质量分数为0.5%时,复合材料的抗拉强度最高,为1288 MPa,比基体合金提高了13.70%。强化机制主要为细晶强化和增强体的承载载荷的作用。在650 ℃时,复合材料的强度随着LaB6含量的提高而上升,当增强体质量分数为0.5%时,抗拉强度最高可达607 MPa,比TA19钛合金基体提高了10.31%。强化机制主要为增强体的载荷传递。本文研究了不同含量增强体的钛基复合材料在室温及高温下的力学性能,为钛基复合材料在高温性能上的应用提供了理论依据。     

B4C/TA19复合材料显微组织和力学性能研究

纳米碳化硼(B4 C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B4 C/TA19复合材料.研究了增强体B4 C对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,B4 C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B4 C颗粒的添加量为0.5％时,复合材料的抗拉...     

温度与原料组成对硼/碳热还原法制备高纯ZrB_2粉体的影响

以ZrO_2、硼源(B_4C和B_2O_3)、碳源(石墨粉和炭黑)为原料,分别采用ZrO_2-B_4C-C体系和ZrO_2-B_4C-B_2O_3-C体系,在氩气气氛下通过硼/碳热还原反应合成ZrB_2粉体,研究合成温度、碳源、硼源以及原料配比对ZrB_2粉体纯度、形貌及粒度的影响。结果表明:随反应温度升高,ZrB_2粉体的纯度提高;以石墨粉为碳源时,适当增加过量的B_4C也可提高ZrB_2粉体的纯度;由B_4C和B_2O_3同时充当硼源时,需加入更多过量的B才能获得高纯度的ZrB_2;与采用石墨粉做碳源相比,用炭黑做碳源可在较低温度下合成ZrB_2粉体,并且不需加入过量的B。以ZrO_2,B_4C和炭黑为原料,按照n(ZrO_2):n(B_4C)=2:1配比,在1 350℃保温1.5 h,得到纯度高于99%的柱状ZrB_2粉体,宏观平均粒径D50为12.67μm。     

纯钛粉放电等离子烧结致密化的动力学与组织演变行为

放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)具有快速致密化的显著特点,然而目前对SPS快速致密化的动力学行为缺少深入理解与认识。考虑到纯钛的优异性质及广泛应用,本文以纯钛粉为典型材料,在压强20 MPa、温度为600~875℃条件下,进行纯钛粉的SPS烧结,获得了其在不同温度下的致密化过程与时间的函数关系,揭示了其快速致密化的动力学行为。并深入探讨烧结温度对其微观组织、孔隙度及力学性能的影响。结果表明：在低温阶段(600~725℃),致密化指数为1.5,扩散与高温蠕变共同作用实现样品的致密化;在温度较高时(800~875℃)致密化指数为2,此时主要为高温蠕变导致的致密,随温度升高,样品的维氏硬度增加,且温度越高增加速率越快,样品的力学性能提高。     

碳化硅颗粒增强TC11钛基复合材料的组织与力学性能研究

采用球磨工艺将碳化硅颗粒与TC11钛合金粉末混合,通过放电等离子体烧结工艺制备了碳化硅颗粒增强钛基复合材料(SiCp/TC11),并研究了复合材料的微观结构和力学性能.结果表明,SiCp/TC11复合材料内部无孔洞,烧结致密.碳化硅颗粒与钛基体发生反应,生成碳化钛颗粒.随着碳化硅颗粒含量的增加,SiCp/TC11复合材...     

包裹型ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷的制备及氧化性能研究

ZrB2具有许多优异性能,应用非常广泛。采用共沉淀法成功合成包裹型A1(OH)3-Y(OH)3/ZrB2复合粉体,再通过600℃煅烧得到了包裹型Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体。包裹型Al2O3-Y2O3-ZrB2粉体在1 700℃、20MPa、4min的放电等离子烧结(SPS)条件下烧结致密化制备包裹型ZrB2-YAG-Al2 O3陶瓷。复相陶瓷的氧化增重随着氧化温度升高而增大,随着YAG-Al2O3含量增大而减小。     

原位生长SiC/MoSi_2复合材料的制备工艺及其力学性能

通过反应烧结成功地制得了in-situ SiC/MOSi_2复合材料,该复合材料的组织均匀致密,相对密度达97.8％,强化相SiC的粒径小于1μm,体积分数为19.8％.复合材料室温抗弯强度为542MPa,断裂韧性5.21MPa·m~(1/2),维氏硬度12.21 GPa;在1200℃和1400℃时的抗压强度为596MPa和175MPa,800℃时的维氏硬度为8.2 GPa.在Al_2O_3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能。     

TiB_2和TiC复合熔敷棒的制备及电火花涂层特性

利用粉末冶金法制备TiB2和TiC复合材料熔敷棒,并通过电火花沉积在点焊镀锌钢板用电极的表面制备TiB2和TiC复合涂层。利用SEM和XRD分析涂层的微观结构和物相,运用点焊实验测试涂层电极的使用寿命。结果表明:复合材料熔敷棒中TiB2和TiC颗粒细小均匀,电火花涂层致密无分层,涂层物相为Cu、TiB2和TiC;Cu从基体扩散到涂层表面,涂层表面Cu含量(原子分数)达到28%,过渡层出现Cu和Ti的梯度分布,涂层与基体间为牢固的冶金结合;复合涂层存在少量裂纹,其显微硬度达到850HV,高于TiB2涂层和TiC涂层硬度;点焊时电极头部的平均磨损率大大降低,电极的点焊寿命比无涂层电极提高4倍。     

Al2O3含量对放电等离子烧结Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

以微米级Cu粉为基体相,纳米Al₂O₃颗粒为绝缘相,采用机械球磨和放电等离子烧结工艺相结合的方法制备Al₂O₃/Cu复合材料,研究Al₂O₃含量对复合材料微观结构、电阻率和热导率的影响。结果表明,Al₂O₃/Cu复合材料为核?壳结构,随Al₂O₃含量增加,Al₂O₃包覆层对Cu基体的包覆效果逐渐提升;当w(Al₂O₃)为5%时,Al₂O₃/Cu复合材料的热导率较高,为85.92 W/(m·K),但电阻率偏低,仅为12.6 mΩ·cm。当w(Al₂O₃)增加至15%时,虽然Al₂O₃/Cu复合材料的密度降至6.69 g/cm³,孔隙率较高,但电阻率显著提高至2.09×10⁸ mΩ·cm,约为Cu电阻率的10¹¹倍,且热导率为7.6 W/(m·K),明显高于传统金属基板的热导率。     

烧结温度与混粉比例对双尺度钛合金组织与性能的影响

采用高能球磨-放电等离子烧结技术制备具有双尺度显微组织的Ti-6Al-4V合金,并研究烧结温度和加入未球磨粉末的比例对烧结试样显微组织及力学性能的影响。实验结果表明:当球磨时间为6 h时,由于球磨粉末内部的应变量不均匀,球磨粉末烧结试样的显微组织均由粗晶网篮组织和细晶等轴组织组成。随烧结温度升高,烧结试样的密度逐渐提高,细晶区的晶粒尺寸逐渐增大,材料强度呈先上升后下降的趋势。在球磨粉末中加入一定比例的未球磨粉末可显著提高烧结材料的塑性,并且保持较高的强度。当球磨粉末与未球磨粉末按质量比4:1混合、SPS烧结温度为850℃、保温时间为4min时,烧结材料相对密度达到99.0%,细晶区晶粒尺寸为1~2μm,烧结试样获得最佳强度-塑性组合,其拉伸屈服强度为1012 MPa,断裂强度为1056 MPa,伸长率为10%。     

机械活化-放电等离子烧结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,在球粉质量比13:1、转速170r/min、球磨时间25h的球磨条件下,Fe-40%(原子数分数)Al-10%(质量分数)Al2O3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40MPa、烧结温度1 050℃、加热时间15min、保温时间10min的工艺条件下,制备的FeAl/Al2O3复合材料的相对密度达96.4%.     

放电等离子烧结制备TiC_p/M2高速钢复合材料

采用高能球磨法制备TiCp/M2高速钢复合粉末,并通过放电等离子烧结(SPS)制备TiC颗粒增强M2高速钢复合材料(TiCp/M2)。研究SPS工艺参数对复合材料的致密化规律、显微组织和力学性能的影响。结果表明:SPS可以实现TiCp/M2高速钢复合粉末的低温快速致密化;复合材料的相对密度、硬度和抗弯强度随烧结温度的提高均呈现先增大后减小的趋势。在1040℃烧结时,增大压力或延长保温时间,TiCp/M2复合材料的相对密度、硬度和抗弯强度均有所提高,在50MPa压力下保温10min所制备的TiCp/M2高速钢复合材料具有最佳综合性能,其M6C型复合碳化物的平均粒度为0.8μm,相对密度、硬度和抗弯强度分别为98.9%、HRC57和1685MPa。     

Microstructural characterisation and mechanical properties of spark plasma-sintered TiB2-reinforced titanium matrix composite

Titanium and titanium matrix composites, reinforced with TiB₂ particles, have been synthesised by the spark plasma sintering method at 1050°C under 50?MPa pressure, using mixtures of 2.4?wt.-% TiB₂ and 97.6?wt.-% Ti powders. The changes in microstructural features and mechanical properties were investigated. XRD results and SEM observations confirm the formation of TiB whiskers as a result of the reaction between Ti and TiB₂. However, some unreacted TiB₂ particles have remained in the composite owing to the incomplete chemical reaction between matrix and additives. The measured mechanical properties demonstrate that the increase in hardness and tensile strength with TiB₂ addition is mainly attributed to the generation of TiB whiskers, increase in relative density and decrease in grain size, while the reduction in bending strength is possibly due to the plastic restraint imposed on the matrix by the TiB whiskers and unreacted TiB₂ particles.