流延法制备管状ZrO_2/SUS316L功能梯度材料

结合流延法和辊压成型技术制备梯度变化为10%和20%(体积分数)的管状ZrO2/SUS316L梯度材料,优化了管状梯度材料的制备工艺,对其截面形貌进行了表征,利用有限元模拟其应力分布,并结合压缩和循环热震实验对管状梯度材料的径向力学性能和热冲击行为进行了研究。结果表明,所制备的管状ZrO2/SUS316L梯度材料成分梯度过渡良好;径向压缩时最大拉应力产生于外壁不锈钢层,20%(体积分数)管状梯度材料的抗压缩变形的能力较高,但是断裂功较低,而10%(体积分数)管状梯度材料接近于塑性断裂方式;随着梯度变化降低,管状梯度材料的热冲击性能提高,梯度变化10%(体积分数)时500~25℃最大循环热震次数为78。     

X7R特性瓷粉水基流延成型制备镍电极多层陶瓷电容器的研究

以聚丙烯酸酯乳液为粘合剂,采用水基流延成型制备镍电极多层陶瓷电容器(Ni-MLCC).研究了水性粘合剂适合X7R瓷粉流延成型的粘度特性和热稳定性,用扫描电子显微镜(SEM)分析了所得膜片和电容器的微观结构,并对所制备电容器的电性能进行了测试.结果表明:水性聚丙烯酸酯粘合剂具有剪切稀薄的粘度特性,热分解温度低,能够满足流延成型的需求.水基流延成型制备膜片表面光滑,无缺陷,瓷粉在粘合剂中分散均匀.所制备Ni-MLCC的电极连续性好.     

水基流延法制备堇青石坯片

以溶胶-凝胶法制得的纳米堇青石(2MgO-2Al2O3-5SiO2)粉体为原料,聚丙烯酸钠(PAAS)为分散剂,制备堇青石水基流延浆料并流延成型.对适于流延的堇青石粉体粒径、聚丙烯酸钠含量及流延坯片的微观形貌进行研究.结果表明:粉体粒径为600nm左右的堇青石粉体适用于制备水基流延浆料;分散剂聚丙烯酸钠最佳含量为1.5％(质量分数);得到的流延生坯微观结构均一,上下表面平整一致,不存在密度梯度,满足高频片式电感所用坯片的要求.     

高定向石墨/铜复合材料的制备和热物理性能

为了制备出具有优良热物理性能的石墨/铜复合材料,采用流延法将天然鳞片石墨定向排列在铜箔表面,并使用真空热压法制备具有层状结构的高定向石墨/铜复合材料。使用XRD和SEM等表征方法分析样品的微观形貌和成分,结果表明,在高温的作用下,流延所使用的溶剂充分挥发,热压后石墨仍高定向排列在相邻的两层铜箔之间,并相互搭接;部分熔化的铜在压力作用下渗透到石墨层的孔隙处,铜层之间相互贯穿。这种结构使石墨/铜复合材料具有优良的热物理性能。当石墨体积分数为20vol%~70vol%时,石墨/铜复合材料在高导热平面内热导率高达402~743 W/(m·K),抗弯强度达到126~48 MPa。深入讨论了石墨/铜复合材料的热传导机制,并建立了导热预测模型。      

不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的评价

为了研制一种高性能自润滑轴承内套圈材料,以锡青铜、316L不锈钢和MoS₂粉末为原料,采用多坯料挤压成形与烧结致密化相结合的方法,制备了芯部承压层为316L不锈钢,表面固体润滑层为锡青铜和MoS₂,中间过渡层为锡青铜、? 316L不锈钢和MoS₂的不锈钢背锡青铜梯度自润滑复合棒材,采用光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织进行观察、并采用万能材料试验机(MTS)和摩擦磨损试验机对其物理力学性能和摩擦性能进行测试。结果表明:在氢气保护气氛下,1050℃保温2 h可以制备出致密性良好,各层显微组织过渡平缓,硬度和摩擦因数沿径向呈梯度分布的自润滑材料。材料实测平均密度8.35 g·cm-3,相对密度96.8%;径向压溃强度950 MPa;自润滑层工作面摩擦因数约0.30,显微维氏硬度1。44 GPa;磨损率5.2×10-9 m·N-1·m-1。与其他固体自润滑材料相比,不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的力学性能、耐磨性能等显著提高。      

基于磁性测定法研究奥氏体不锈钢波纹管的形变马氏体含量

根据形变诱发马氏体磁性的变化,针对SUS304和SUS316L奥氏体不锈钢分步机械胀压成型波纹管以及未经固溶处理与经固溶处理SUS304奥氏体不锈钢液压成型波纹管,采用MP30E—S型铁素体测定仪定量测定了波纹管母材区及焊缝区的形变马氏体含量。结果表明：形变马氏体含量的大小与波纹管材料、相对变形量以及热处理状态等均有很大关系;在相同变形量条件下SUS316L不锈钢的形变马氏体含量比SUS304不锈钢要小得多;相对变形量越大,形变马氏体含量也越大,且波峰处的形变马氏体含量较波谷处的要大得多;与未固溶处理波纹管相比,经固溶处理后波纹管的形变马氏体含量显著减小。     

航空梯度材料制备工艺的优化设计

采用薄片叠层法制备了SUS304/Zr2梯度材料,对不同成分梯度层的收缩率和临界降温速率进行了工艺优化.结果表明,控制添加剂的加入量使各梯度层的线收缩率一致,用第三冲击因子估算的临界平均降温速率为1.73℃/min,可以避免缺陷的产生.1350℃真空烧结制得的梯度材料外观平整,成分呈梯度变化,界面结合良好,层间结合强度迭187.3MPa,可以满足航空技术时梯度材料的要求.     

HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称功能梯度生物材料

制备了HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称功能梯度材料(FGM),316L不锈钢纤维的含量(体积分数)按20%→10%→0→10%→20%呈轴向对称梯度变化.分析了材料的微观结构和微区元素含量,研究了材料的性能与316L不锈钢纤维含量的关系.结果表明,在HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维对称FGM中,316L不锈钢纤维在微观上呈无序和均匀分布状态,它被包裹于HA(ZrO2)基体中,两者紧密结合.316L不锈钢纤维与HA(ZrO2)基体间的界面表现为部分凹凸不平,紧紧地咬合在一起.在FGM基体中发生了微量的韧化相Fe元素扩散,在韧化相316L不锈钢纤维不发生基体相Ca、P元素的扩散,基体与韧化相之间不发生化学反应.随着316L不锈钢纤维含量的增加,HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维复合材料的断裂韧性和弹性模量逐渐增加,体现了FGM中各梯度层的力学性能缓和设计.按Miao模型计算HA(ZrO2)/316L不锈钢纤维FGM中的残余热应力为515 MPa,FGM的增韧机理主要为纤维的拔出增韧和层间的裂纹偏转增韧.     

堇青石水基流延坯片烧结性能研究

以溶胶-凝胶法制备的堇青石粉体为原料,聚丙烯酸钠为分散剂、聚乙烯醇为粘结剂,聚乙二醇为增塑剂,通过水基流延成型制备了堇青石陶瓷生坯。研究了流延生坯的烧结性能及微观形貌。结果表明,1000℃下烧结体析出晶相全部为α-堇青石,致密性较好。叠层生坯在1000℃下烧结后层间界面消失,致密性好。叠片在1GHz下的介电常数ε=4.56,介电损耗tanδ=0.0032,基本满足低介片式电感元器件对介质材料的要求。     

堇青石水基流延坯片烧结性能研究

以溶胶-凝胶法制备的堇青石粉体为原料,聚丙烯酸钠为分散剂、聚乙烯醇为粘结剂,聚乙二醇为增塑剂,通过水基流延成型制备了堇青石陶瓷生坯。研究了流延生坯的烧结性能及微观形貌。结果表明,1000℃下烧结体析出晶相全部为α-堇青石,致密性较好。叠层生坯在1000℃下烧结后层间界面消失,致密性好。叠片在1GHz下的介电常数ε=4.56,介电损耗tanδ=0.0032,基本满足低介片式电感元器件对介质材料的要求。     

离心成型技术制备孔梯度分布的氧化锆多孔陶瓷

以2种粒径分布不同的ZrO_2微粉为原料,利用离心成型技术制备孔梯度分布的ZrO_2多孔陶瓷.测量了ZrO_2颗粒在不同pH值下的Zeta电位,研究了离心加速度和浆料固相含量对ZrO_2颗粒分离现象的影响,观察了烧结产物的微观形貌、孔隙度以及孔径分布.研究结果表明,在pH=10时,ZrO_2颗粒的Zeta电位最高,浆料具有良好的分散性.在较低的固相含量和较高的离心加速度下,ZrO_2颗粒的分离现象明显,孔隙呈梯度分布.40%(体积分数)固含量ZrO_2浆料离心所得样品在1400℃烧结3h后,孔隙呈现良好的梯度分布,其底部孔隙度为24.6%,气孔尺寸在1～3μm之间;顶部孔隙度为15.2%,气孔尺寸大多在0.3μm以下.     

燃料电池YSZ薄膜凝胶-流延成型的制备研究

结合流延法和凝胶法的优点,形成了水溶液丙烯酰胺体系的凝胶－流延成型方法。以固相含量为５４ｖｏｌ％的ＹＳＺ 体为浆料,利用此方法制备了厚度小、致密度高、气孔少的固体电解质ＺｒＯ２薄片,并从粉体特性、分散剂和ｐＨ值对悬浮体性能的影响、素坯及烧结体密度等多角度探讨了工艺的特点。研究表明与干压法、流延法相比,用凝胶－流延成型的薄片成型的薄片致密度高,气孔少、适合制备固体电解质ＹＳＺ薄膜。     

碳/碳复合材料SiC/MoSi_2/ZrO_2涂层体系氧化烧蚀性能

抗氧化涂层技术是解决碳/碳复合材料高温抗氧化性的最有效技术途径之一。为了提高材料在1 800℃以上的高温抗氧化性能,首次采用包埋法、涂刷法和等离子喷涂法在碳/碳复合材料表面制备出SiC/MoSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系。采用SEM/EDS、结合力和粗糙度测试对涂层表面及断面形貌进行微观分析,利用等离子风洞对整个涂层体系进行氧化试验。结果表明:基体、过渡层和高温抗氧化层之间结合力良好,高温抗氧化层厚度均匀、结构致密。经等离子风洞氧化600s后,涂层表面温度达到1 850℃,氧化质量失重速率仅为3.15×10~(-6) g/(cm~2·s)。表明SiC/MOSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系在1 800℃以上的高温环境下具有很好的抗氧化性能。     

热塑性复合材料自动铺放工艺参数分析与优化

热塑性复合材料自动铺放原位成型（AFP）技术是高效低成本制造大型复合材料构件的关键,而自动铺放过程中工艺参数的选取及控制精度对成型构件的性能有较大影响,因此为保证原位成型后成型构件的性能,需分析自动铺放工艺参数对成型构件性能的影响并对其进行优化。本文基于热塑性复合材料自动铺放平台,以连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）预浸纱为原料制备复合材料层合板,以层合板的力学性能为优化目标,根据响应曲面法原理设计试验,分析热气温度、热压辊压力及冷压辊压力各工艺参数及其耦合作用对层合板力学性能的影响,建立各工艺参数与层合板力学性能的二次多项式回归方程预测模型,通过预测值与实际值对比等检验分析,验证回归模型的有效性和可靠性,进而获得热塑性复合材料AFP最优工艺参数组合为热气温度为385℃、热压辊压力为0.3 MPa、冷压辊压力为1.1 MPa。     

B4C／Al复合材料的制备工艺和组织研究

研究了用无压浸渗法制备的B1C/Al复合材料的制备工艺和组织。通过对碳化硼陶瓷预制体成型压力和保压时间的控制,采用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分别对B1C／Al复合材料的相组成、微观形貌和微区成分进行分析。结果表明：成型压力为100MPa,保压时间选择1．5min,预烧温度在1700℃时,可以制得组织致密、均匀的B1C／Al复合材料。金属铝在高温下浸渗时与碳化硼陶瓷骨架反应生成Al3BC,AlB2,Al2C3等陶瓷相。Al3BC和AlB2为主要反应产物。B4C／Al复合材料中碳化硼是以连续的骨架结构存在,渗入的铝相则以连续基体的形式铺满整个组织。     

奥氏体不锈钢离子渗碳后的腐蚀行为

为了提高奥氏体不锈钢零件的使用寿命,利用低温离子渗碳技术对AISI 316L奥氏体不锈钢进行了表面渗碳处理.用X射线衍射仪和光学显微镜分析了渗碳层的微观组织结构,用显微硬度计测试了渗碳层的硬度分布,通过电化学极化曲线测试技术和化学腐蚀试验研究了离子渗碳AISI 316L不锈钢的腐蚀行为.渗碳层为单相碳过饱和奥氏体固溶体,由此明显提高了AISI 316L不锈钢的抗腐蚀性能,渗碳层硬度梯度平缓,表面显微硬度高达900 HV.结果表明,奥氏体不锈钢低温离子渗碳处理不仅提高了其表面硬度,而且提高了不锈钢表面的耐腐蚀性能,从而提高了其使用寿命.     

复合管海底管道破断后损伤评估及修复方法研究

复合管海底管道在铺设过程中发生破断后,316L／625衬管暴露于海水或含有泥沙的海水中,可能发生腐蚀破坏。根据316L／625材料的腐蚀速率、管壁厚度和允许的最大点蚀深度来预估复合管允许的浸泡期限。如果破损的管道能在允许的浸泡期限内完成修复作业,则该管道可视为累积损耗而非失效,修复后仍可继续服役。修复方法为,切除破损管段后,排出海底管道内的海水,用含（300—500）×10^-6除氧剂、杀菌剂和缓蚀剂的淡水清洗316L／625管壁上残留的氯化物和溶解氧,清洗淡水的Cl-浓度宜小于200×10^-6。并根据腐蚀与污损情况确定是否需要进行酸液清洗。     

钛合金表面磁控溅射制备HA/YSZ梯度涂层

采用射频磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备了HA/YSZ生物梯度涂层.借助于XRD,SEM,EDS等对溅射涂层的相组成、微观形貌和界面状态进行了研究.实验结果表明:磁控溅射的生物梯度涂层呈非晶态,经过退火处理,可以使其转化为晶态,恢复缺失的OH-1;梯度涂层的微观表面凹凸不平,并呈现网状结构和较多的孔隙,后处理仍保持梯度涂层利于新骨生长的表面形貌,并使其转变为针状结晶.HA/YSZ梯度涂层与基体结合紧密,在涂层与基体界面结合处约5.0μm范围内存在Ti,Ca,P,Zr的相互扩散层,梯度涂层与基体的界面结合强度达60.5MPa.     

钢辊热压微模塑-可控剥离法构建聚乙烯超疏水表面

人工超疏水表面能否简单、环保、经济地量产对其实际应用有重要影响。本研究以滚压成型的表面含微坑的钢辊为模板,采用简单的热压微模塑-可控剥离工艺制备了聚乙烯超疏水表面,接触角大于150°,滚动角约为5°。扫描电镜观察表明,钢辊表面具有均匀网格状微米级浅坑,以此为模板微模塑制备的聚乙烯超疏水表面布满明显拉长的微米级山形结构和亚微米级毛刺结构。本文首次报道了直接应用钢辊制备聚合物超疏水表面,可望结合塑料薄膜流延生产工艺,实现聚合物超疏水薄膜或表面规模化生产。     

316L/X65复合管弧焊工艺研究

采用手工钨极氩弧焊和电弧焊实现了316L/X65双合金复合管的对接焊接。为了研究复合管的焊接工艺,对焊接接头进行了硬度、拉伸和冲击测试,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了接头的微观结构和成分特点,并对接头进行了电化学实验。结果表明:复合管焊缝由碳钢层、扩散层、过渡层和不锈钢层组成,碳钢层主要为针状铁素体,扩散层出现了马氏体组织,过渡层和不锈钢层焊缝中铁素体呈骨架或蠕虫状分布在奥氏体晶界;本实验焊接工艺下,覆层未受到碳钢层的稀释,化学成分与母材基本一致,但耐蚀性略有降低;焊接接头各项力学性能良好。