反应烧结SiC-B4C陶瓷材料的研究

通过对反应烧结碳化硅和碳化硼材料的分析，为今后的反应烧结SiC—B4C陶瓷材料的研究打下基础。旨在提高反应烧结碳化硅的力学性能，为工业化生产提供技术保障，从而促进SiC—B4C陶瓷材料的广泛应用。     

热压烧结石墨烯/B4C复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺,在2150℃及30 MPa压制压力条件下,保温30 min制备了石墨烯/B4 C陶瓷基复合材料.采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和显微结构,通过测量陶瓷的相对密度、硬度和弯曲强度,研究了氧化石墨烯添加量对B4C烧结行为和力学性能的影响.结果 表明:复合材料的相对密度随着石墨烯含量的增加先增加而后降低.当氧化石墨烯含量为3.0wt％时,复合材料的力学性能达到最大值,其抗弯强度为547 MPa,断裂韧性为4.50 MPa·m1/2,裂纹偏转以及石墨烯拔出是材料力学性能提升的原因;与此同时,该复合材料的电导率达到1.0 S/m以上,达到了电加工所需的电导率水平.     

掺加WC／Co对B4C材料烧结行为的研究

在B4C基体中掺加不同含量的WC/Co(其中WC为94%,Co为6%),利用WC/Co的易烧结性,在不同温度热压烧结B4C,得到了高致密度的复合材料.通过实验发现,随着温度和WC/Co含量的提高,材料的密度增大.当WC/Co的含量达到40%(体积分数)时,在1900℃×30min×35MPa的条件下,复合材料的相对密度＞98%.1500℃以上时,WC/Co作为液相的出现,促进了B4C的固相烧结,是材料获得高致密度的主要原因.利用XRD、SEM分析了复合材料的物相组成及显微组织.研究了不同含量的WC/Co对复合材料致密度的影响.     

NiFe2O4及添加TiO2的尖晶石的烧结过程

以NiO和Fe2O3为主要原料,通过添加少量TiO2粉末来改善NiFe2O4试样的烧结性能。研究了NiFe2O4和TiO2-NiFe2O4 2种样品反应烧结过程中的热力学及动力学条件,同时利用球模型推导的扩散机制的烧结方程测算出2种材料的烧结活化能。结果表明：NiO和Fe2O3固相烧结过程是固相反应和致密化过程同时进行的。添加质量分数为1％TiO2粉末,当合成温度为1250℃时,TiO2-NiFe2O4样品就已达到致密,其烧结活化能由NiFe2O4样品时的245.36kJ/mol降低为142.71kJ/mol。     

热压烧结工艺制备SiC/B4C复合材料

以Si粉为烧结助剂,采用真空热压烧结工艺制备了SiC/B4C陶瓷基复合材料.研究了Si的加入和烧结压力对复合材料力学性能的影响.借助X射线衍射、扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.研究结果表明:Si与B4C粉料中的游离碳反应,随后固溶到B4C晶体结构中.当Si质量百分含量为8%时,经18.50℃、60 MPa真空热压烧结的复合材料主晶相为B4.C、SiC,相对密度达到99.8%,断裂韧性和弯曲强度分别达到5.04 MPa·m1/2和354 MPa.复合材料力学性能的提高主要是由于烧结体的高致密度以及断裂方式的转变.     

氧化作用对B4C／C复合材料结构和性能的影响

考察了Ｂ４Ｃ／Ｃ复合材料在８００℃、２Ｌ／ｍｉｎ干燥空气注量的氧化环境下其性能参数如重量,体积,密度,电阻率、抗压强度的变化情况。并从材料表层结构的变化解释了这些参数的变化规律。     

自烧结C,TiC／C和SiC—B4C／C材料的热处理行为

本文研究了自烧结Ｃ，ＴｉＣ／Ｃ和ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ／Ｃ材料高处理后的行为变化，实验发现随着处理温度的升高，各类材料的收缩率和重量损失随之增加，自烧结Ｃ和ＴｉＣ／Ｃ材料的弯曲强度逐渐下降，而ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ／Ｃ复合材料的弯曲强度在２２７３Ｋ时达到一个最高值。     

碳化硼陶瓷烧结的研究

通过对碳化硼陶瓷烧结机理和烧结过程的描述,得出在整个烧结过程中不同烧结条件对产物影响不同。根据常用B4C陶瓷主要使用性能的要求,从机理和实验结论出发得出影响烧结的几个主要因素。使在热压烧结过程中B4C晶粒的形成和致密度的提高得到更好的控制,从而提高B4C陶瓷材料的力学性能。     

热压碳化硼氧化行为及其对摩擦特性的影响

研究了热压碳化硼在973－1273K的氧化行为及其对摩擦性能的影响。氧化试样用X射线衍射分析其成分。用电子显微镜观察其微观形貌。结果表明,氧化试样表面生成一层薄而透明的B2O3薄膜。由于B2O3与B4C材料的热膨胀系数相差甚远,因而冷却时发生龟裂B2O3继而与空气中的水蒸汽发生反应,生成白色的H3BO3。H3BO3是一种固体润滑剂,当其出现于碳化硼摩擦副表面,可将摩擦系数由未经氧化处理的B4C／B4C摩擦副的0．25－0．35降至0．05左右,但氧化温度达1273K时,由于表面氧化腐蚀较严重,可能造成表面颗粒剥落,不利于降低摩擦系数。     

电石渣动态煅烧及烧结过程的微观结构分析

利用管式电炉、X射线衍射仪、压汞仪和SEM扫描电镜研究了电石渣在1200℃高温下动态煅烧及烧结过程中的微观结构变化.发现电石渣主要由含量大于80%的Ca (OH)₂以及少量CaCO₃、α-SiO₂和α-Fe₂O₃晶相组成,高温煅烧后其主要晶相变成CaO.在1200℃下煅烧及烧结过程中,随时间增加电石渣的平均孔径逐渐增大,比表面积逐渐减少,总孔容积先增大后减少.高温长时间烧结后,电石渣表面由许多膨胀变形的类哑铃形CaO晶粒结构组成,且大小均匀、排列有序、边界明显.     

无压烧结制备纳米复合碳化硅陶瓷

以水基喷雾造粒而成含5%(质量分数)纳米氮化钛(TiN)颗粒的碳化硅(SiC)造粒粉为原料,采用无压烧结制备纳米复合SiC陶瓷。分析了烧结温度及保温时间对复合陶瓷烧结特性与显微结构的影响规律。结果表明:采取二步烧结可以实现SiC陶瓷在晶粒不明显长大的前提下实现致密化,二步烧结,即先升温到1950℃保温15min后迅速降至1850℃烧结1h,制备的SiC陶瓷具有较高收缩率、较低质量损失以及较高的致密度;纳米TiN颗粒加入后能与基体(SiC,Al2O3)部分发生反应生成TiC和AlN,明显改善SiC陶瓷的烧结性能,获得等轴状、细晶显微结构和优越的力学性能。     

烧结工艺对硼泥玻璃陶瓷显微结构和性能的影响

以硼泥为主要原料对制备玻璃陶瓷工艺进行研究,实验中发现烧结温度和烧结时间对析晶相的成分影响较小,但玻璃陶瓷的表面形貌影响较大;当烧结温度高于析晶温度时,对晶体尺寸影响更大;根据不同烧结温度和烧结时间对玻璃陶瓷结构影响,找出适合的最佳烧结温度和烧结时间,其值为781℃,时间为4h。     

等离子喷涂碳化硼涂层热冲击性能研究

研究了等离子喷涂碳化硼涂层在不同能量密度的激光辐照下的耐热冲击与热蚀行为。结果表明：碳化硼涂层有较好的抗激光辐照熔融能力和耐热冲击性能。气孔率是影响碳化硼涂层抗热冲击能力的重要因素。在相同实验条件下,较低气孔率的涂层具有较大的热导系数和耐热冲击能力。     

烧结助剂对碳化硼陶瓷性能的影响

以氧化铝、活性碳为烧结助剂,以碳化硼为基体、采用真空热压烧结技术制备碳化硼陶瓷。研究成分配比、烧结工艺对烧结体致密度及力学性能的影响;探讨了添加剂碳化硼陶瓷的烧结机理。结果表明,以氧化铝、活性碳为烧结助剂,采用真空热压烧结工艺,制备出碳化硼陶瓷;碳化硼烧结的最佳材料配方与烧结工艺:B4C:Al2O3:C=70:15:15,烧结温度1930℃,压力20MPa,保温时间1h;所得碳化硼烧结体性能:开口气孔率1.49%,相对密度为90.33%,抗弯强度为144.27MPa,硬度(HRA)95。     

微波烧结SiC-Cu/Al复合材料的工艺及机理

用微波烧结工艺成功制备了铜包裹碳化硅颗粒增强铝基(SiC-Cu/Al)复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射分析仪对烧结样品进行表征,并讨论了烧结过程及机理.研究表明:采用多晶莫来石纤维棉、硅碳棒和氧化铝坩锅组合设计的保温结构能很好地促进烧结.烧结温度为720℃时,SiC-Cu/Al复合材料的密度取得最大值为2.53g/cm3.SiC-Cu/Al复合材料的硬度随烧结温度的升高的变化成马鞍状.烧结温度对样品显微结构的影响较大,随着烧结温度的升高,相分布的均匀性降低,在较高的烧结温度下会出现SiC颗粒的偏聚.涡流损耗和界面极化损耗是促进微波烧结的主要动力.     

碳化硅泡沫陶瓷中烧结助剂对莫来石生成的影响

添加几种烧结助剂如硅溶胶、氧化铝、黏土、苏州土和石英的不同组合,研究了烧结助剂对碳化硅泡沫陶瓷中莫来石相生成的影响.实验结果表明：在1 400℃烧结1 h的过程中,氧化铝、黏土和硅溶胶的组合会显著促进莫来石的生成,从而提高碳化硅泡沫陶瓷的高温强度和耐火度.莫来石相在较低温度下的大量生成主要归功于黏土产生液相,以及硅溶胶中非晶态氧化硅对氧化铝颗粒的包裹作用,从而降低了扩散距离.     

PA/Cu复合粉末激光烧结成型机理研究

分析了尼龙(PA)/Cu复合粉末激光烧结成型机理,详细讨论了表面张力、粘度、粉料流动性、粒度分布和颗粒形貌、吸收率/反射率等材料特性及激光参数、铺粉厚度、保护气氛、粉床预热温度等工艺参数对制件成型质量的影响。     

低温热压氮化硅的烧结机理

选择了一种MgO-Al_2O_3-SiO_2系统添加剂,能在1550℃的较低温度(约10wt％液相量,30MPa)将氮化硅材料热压致密化。由于氮化硅和碳纤维在此较低温度能够共存,从而使氮化硅有可能和碳纤维构成复合材料,以改善氮化硅的脆性。 本文研究了在1450—1650℃温度范围内,有液相存在的氮化硅的热压烧结机理和动力学。发现致密化过程与Kingery液相烧结机理较为吻合。过程溶解-扩散-再沉淀阶段的动力学可用ΔL/L_0=K·t~(1/n)表述。温度的差异明显地影响致密化速率;压力和液相量对致密化速率亦有较大影响。