Y2O3和La2O3对B4C基陶瓷烧结致密化及其结构和性能的影响

以Al2O3、La2O3、Y2O3和活性碳为烧结助剂,以B4C为基体,采用真空热压烧结技术制备B4C基陶瓷,研究了稀土氧化物对B4C基陶瓷微观结构和性能的影响.结果表明,添加稀土氧化物的试样在1 850 ℃烧结即可得到晶粒排列紧密、性能较佳的B4C基陶瓷.在未添加稀土氧化物的试样中,由于反应生成的新相Al8B4C7较少,烧结不充分,因此试样的性能较低.在添加La2O3的试样中,由于烧结比较充分, 烧结体中的新相LaAlO3含量较大,显微组织较理想,因此性能较佳.在添加Y2O3的试样中,残留的Al2O3和C的量很少,生成的Y3Al5O12也较少,因此性能介于前两者之间.     

退火温度对镍基ODS合金组织结构的影响

对冷变形后镍基ODS合金进行不同温度的退火,通过TEM、XRD和EBSD分析了合金的微观组织结构,探究了退火工艺对冷变形后镍基ODS合金微观组织结构的影响。结果表明：随着退火温度的升高,镍基ODS合金的位错密度降低,少量纳米氧化物颗粒发生粗化;冷变形态合金经过900℃退火后,组织均匀且纳米氧化物颗粒未发生明显长大;通过计算,确认了900℃退火后镍基ODS合金拉伸性能的主要贡献者为位错强化和弥散强化,为合金性能的提升提供了理论支撑和有效手段。     

直接电解金属氧化物制备CeCo_5合金

在CaCl2熔盐中,以Co3O4和CeO2混合氧化物为原料,采用熔盐电脱氧法制备CeCo5合金。研究电解电压、烧结温度等对电脱氧过程的影响。采用SEM和XRD对不同条件下制备的产物微观形貌和相组成进行表征,并结合动电位极化法,研究电脱氧机理。采用循环伏安法研究材料的电化学性能。结果表明：随着电解电压的升高和烧结温度的降低,电脱氧速度逐渐加快。在850°C下烧结的混合氧化物试样,在3.1V电压下电解,可制备出纯相的CeCo5合金。在电脱氧过程中,Co3O4还原成单质Co,CeO2还原成CeOCl,CeOCl在单质Co表面还原而形成CeCo5合金。所制备的合金表现出良好的电化学循环稳定性。     

Ni-20Cr-Y_2O_3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni 2 0Cr合金表面上沉积MGH75 4ODS合金 ,获得了Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层。在 10 0 0℃空气中对Ni 2 0Cr合金及施加涂层的试样进行 10 0h的氧化实验。结果表明 ,微晶化和添加弥散氧化物 (Y2 O3)促进了铬发生选择氧化形成Cr2 O3 氧化膜 ,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性。用AFM ,SEM ,EDS和XRD分别对Ni 2 0Cr合金与Ni 2 0Cr Y2 O3 弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究 ,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni 2 0Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

K4104合金渗Al-Si涂层抗高温氧化性能研究

采用无机盐料浆法,在K4104镍基高温合金表面制备Al-Si涂层通过改变粘结剂中CrO3的含量得到两种不同成分的Al-Si涂层.依据HB5258-2000标准,对制备了Al-Si涂层的K4104镍基高温合金进行了高温氧化性能试验.绘制了氧化动力学曲线,用带能谱分析的扫描电镜观察了涂层的表面氧化形貌和横截面组织形貌.结果表明,K4104镍基高温合金表面的Al-Si涂层在高温氧化过程中已转变成完整致密的α-Al2O3氧化层和β-NiAl相化合物层,且与基体合金的粘附性良好,说明Al-Si涂层具有优良的抗高温氧化性能.     

Ni—20Cr—Y2O3弥散氧化物微晶涂层及其高温氧化性能

采用高频电脉冲沉积技术在Ni-20Cr合金表面上沉积MGH754ODS合金,获得了Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层。在1000℃空气中对Ni-20Cr合金及施加涂层的试样进行100h的氧化实验。结果表明,微晶化和添加弥散氧化物（Y2O3）促进了铬发生选择氧化形成Cr2O3氧化膜,提高了合金的抗高温氧化性能和氧化膜的粘附性,用AFM,SEM,EDS和XRD分别为Ni-20Cr合金与Ni-20Cr-Y2O3弥散氧化物微晶涂层的形貌、结构和成分进行了研究,讨论了弥散氧化物微晶涂层改善Ni-20Cr合金高温氧化性能的协同作用机理。     

Mo对Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相结构与性能的影响

研究了不同Mo含量对高镍Ti(C,N)基金属陶瓷包覆相的组织结构与性能的影响。在Ti(C,N)基金属陶瓷中添加3%～15%不同含量的Mo,分别于1420℃、1430℃、1440℃温度下,进行真空烧结制备试样,通过扫描电镜观察组织结构与断口形貌,用三点弯曲法测试抗弯强度,用洛氏硬度计测得试样硬度。结果表明:当Mo含量为9%时材料的组织均匀,形成的包覆相厚度适中;在1430℃真空烧结时,比在1420℃及1440℃烧结时材料的力学性能好;当真空烧结温度为1430℃、Mo含量为9%时,试样的综合性能最好。     

铝电解惰性阳极基体材料的研究

本论文选用ZnO和Fe2O3、Ni2O3和Fe2O3与NiO和Fe2O3等不同氧化物，采用高温固相烧结法制备铝电解惰性阳极基体材料，通过对其烧结性能、导电性能及耐蚀性能的综合分析，得出试验结论为：采用NiO和Fe2O3合成的NiFe2O4尖晶石材料，其综合性能最好，且试样理论尖晶石含量为85％左右时，其热腐蚀率最低。     

K38G合金表面铬铝涂层的抗高温氧化性能

为提高镍基高温合金抗高温氧化性能,采用两步法制备了内扩散型铬铝涂层与单一渗铝涂层。当保温时间9 h、渗铬温度为1080℃、渗铬剂配比为:Cr粉含量为30%、NH4Cl含量为1%、Al2O3含量为69%;渗铝保温时间15 h、温度为750℃、渗铝剂配比为:Al粉含量为10%、NH4Cl含量为1.5%、Al2O3含量为88.5%;热处理保温时间为15 h、温度为800℃时可以得到期望的内扩散型β-NiAl和γ'-NiAl相,涂层组织均匀致密,可显著提高镍基高温合金基体在1100℃的抗高温氧化性能。     

Ti-16.28Si合金的高温抗氧化行为及添加Cu的影响

选用Ti、Si、Cu粉末通过高能球磨-冷压-无压烧结制备了Ti-16.28Si和Ti-15.46Si-5Cu两种合金,并在800℃、900℃、1000℃空气中对其进行高温氧化试验。利用SEM、EDS及XRD对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,以研究合金的氧化机制。结果表明：两种配方试样烧结之后主要含有Ti、Ti5Si3、Ti5Si4相,加Cu配方出现Cu3Si相;加Cu后致密度升高。高温氧化80 h后,氧化试样的主要物相为TiO2,还含有少量的SiO2、Ti3O5、TiO、TiN、CuO或Cu2O相。两种合金在800℃和900℃氧化温度下都达到抗氧化等级。Ti-16.28Si合金在900?C时氧化膜表层基本上全是金红石TiO2,抗氧化性能最好。800℃下,添加Cu显著改善Ti-16.28Si合金的抗氧化性能;在Cu含量为5 wt%时其平均氧化速度仅为Ti-16.28Si合金的57.8 %;但在900℃和1000℃下,添加Cu后,Cu3Si相可降低合金的抗氧化性能。     

Y2O3-MgO纳米复相红外透明陶瓷制备及其性能研究

以商用Y2O3、MgO纳米粉体为原料,通过球磨混合方法制备了不同Y2O3/MgO配比的Y2O3-MgO纳米复合粉体,使用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱等表征手段对制备粉体的晶体结构、形貌、成分以及均匀性进行了表征。然后采用热压烧结方法制备Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷,使用红外光谱仪、维氏硬度计等测试设备对复相透明陶瓷的光学和力学性能进行了分析。重点研究了粉体配比、热压温度、保温和保压时间等关键制备参数对Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷晶粒尺度、致密化程度、光学及力学性能的影响。并通过调控粉体制备工艺和热压烧结工艺,制备出了红外透过率达到~80%的Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷。同时在Y2O3:Mg0=1:1时,该复相陶瓷的硬度达到了12.3 GPa。     

氧化物弥散强化铁粉在金刚石工具中的应用

本文采用共沉淀法制得一种氧化物弥散强化铁粉(Fe - Y2 O3粉),通过热压烧结方法测定了纯铁粉、纯钴粉、ODS铁粉烧结致密度、硬度、抗弯强度.结果表明:ODS铁粉显示出了优良的机械性能,硬度达HRB98,抗弯强度达1240 MPa.以ODS铁代替钴作为金属结合剂不仅成本低,而且性能优异,具有相当大的应用潜力.     

Al2O3弥散强化铜-锡含油轴承的制备和性能

以内氧化法制备的Al2O3弥散强化铜(简称“弥散铜”)粉和雾化锡粉为原料,采用扩散合金化法制备弥散铜-锡合金粉末,经压制、烧结制备弥散铜-锡含油轴承,研究扩散温度对弥散铜-锡粉末合金化程度的影响,并考察烧结温度对含油轴承性能的影响。结果表明:弥散铜-锡混合粉末经700℃扩散处理后,锡在弥散铜基体中分布均匀,制备的弥散铜-锡合金粉末的松装密度为2.40 g/cm3、流动性为39.6 s(50 g);轴承压坯在800℃及以下温度烧结时,粉末颗粒之间没有发生显著烧结,导致轴承性能较差。当烧结温度为850℃时,粉末颗粒之间形成一定的冶金结合,轴承强度显著提升,开孔率小幅降低。在900℃及以上温度烧结时,轴承发生显著收缩,开孔率明显降低。850℃烧结制备的弥散铜-锡含油轴承的径向、轴向尺寸变化率均约为1.0%,压溃强度为160 MPa,显微硬度为166 HV0.05,开孔率为26.0%。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料断裂过程中的相变及力学性能

用真空烧结方法制备了Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷抗弯强度、断裂韧性的影响.用XRD定量分析了含摩尔分数2%与3%Y2O3的ZrO2(2Y)与ZrO2(BY)在断裂过程中四方相转变成单斜相的相变量,用以阐明增韧机制.结果表明,在ZrO2含量为15%(体积分数)时,Al2O3/ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到825MPa,7.8MPa·m1/2和738MPa,6.7MPa·m1/2,两者的性能差异主要来自不同的增韧机制.     

Evolution of Microstructure and Mechanical Properties of Oxide Dispersion Strengthened Steels Made from Water-Atomized Ferritic Powder

Nano-structured oxide dispersion strengthened (ODS) steels produced from a 410L stainless steel powder prepared by water-atomization was studied. The influences of Ti content and milling time on the microstructure and the mechanical properties were analysed. It was found that the ODS steels made from the Si bearing 410L powder contained Y–Ti–O, Y–Ti–Si–O, Y–Si–O, and TiO₂ oxides. Most nanoparticles produced after 80 h of milling were aggregated nanoparticles; however, after 160 h of milling, most aggregated nanoparticles dissociated into smaller individual nanoparticles. Perfect mixing of Y and Ti was not achieved even after the longer milling time of 160 h; instead, the longer hours of milling rather resulted in Si incorporation into the Y–Ti–O rich nanoparticles and a change in the matrix morphology from an equiaxed microstructure to a tempered martensite-like microstructure. The overall micro-hardness of the ODS steel increased with the increase of milling time. After 80 and 160 h, the microhardnesses were over 400 HV, which primarily resulted from the finer dispersed nanoparticles and in part to the formation of martensitic phases. Tensile strength of the 410L ODS steels was comparable with that of ODS steel produced from gas-atomized powder.     

Y2O3对反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷组织和性能的影响

以低压铸造用升液管为研究目的,以Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为主料,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷。研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si。Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5%Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88%,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa。     

高强度碳化硅泡沫陶瓷的制备及其抗压强度研究

选用Al2O3、Y2O3作为烧结助剂,通过有机模板复制法及多次浸渍涂覆工艺制备出高强度碳化硅泡沫陶瓷材料。系统地研究了原料组成、烧结温度等工艺参数对制得的碳化硅泡沫陶瓷物相组成、宏观结构、微观结构的影响,同时对陶瓷的气孔率、力学性能等进行了测试。结果表明:通过选取不同PPI值的有机泡沫模板,泡沫陶瓷宏观孔径可控;随着涂覆次数的增加,陶瓷体孔径减小、孔棱直径增加;随着烧结温度的提高,孔棱致密度增加,抗压强度显著提高;在1700℃下获得了20PPI值,气孔率为77%,抗压强度达2.48MPa的碳化硅泡沫陶瓷。     

OXIDATION RESISTANCE OF NANOCRYSTAL ODS ALUMINIDE COATINGS PRODUCED BY PACK ALUMINIZING PROCESS ASSISTED BY BALL PEENING

Nanocrystal ODS （oxide dispersion strengthening） aluminide coatings were produced on a stainless steel and nickel-based superalloy by the pock aluminizing process assisted by ball peening, Pure Al powders and 1% of ultra-fine Y2O3 powders were mixed by ball milling. The ultra-fine Y2O3 powders were dispersed in Al particles. Ball peening welded the Al particles onto the substrate and accelerated the formation of aluminide coating. Nanocrystal ODS aluminide coatings were produced by the outward growth at a much low temperature （below 600℃） in a short treatment time. The effects of the operation temperature and treatment time on the formation of the coatings were analyzed. SEM （scanning electron microscope）, AFM （atomic force microscope）, EDS （energy dispersive X-ray spectroscopy）, XRF （X-ray fluorescence spectrometer） and XRD （X-ray diffraction） methods were applied to investigate the microstructure of the coatings. High-temperature oxidation tests were carried out to evaluate the oxidation resistance of the ODS aluminide coatings.     

彩色氧化锆陶瓷的制备

以色料或着色化合物为着色剂，采用传统工艺制备了彩色氧化锆陶瓷，并研究了氧化锆、着色剂、烧结温度、助剂等对彩色氧化锆陶瓷颜色的影响。结果表明：用微米级ZrO2为原料，镨锆黄色料为着色剂，添加少量烧结助剂，可制得性能优良、颜色亮丽的浅黄色氧化锆陶瓷；用纳米级ZrO2为原料，偏钒酸铵或Cr2O3为着色剂，添加少量烧结助剂，可分别制得性能优良、颜色亮丽的深黄色或绿色氧化锆陶瓷。     

热压烧结温度对两种金属陶瓷组织性能的影响

金属陶瓷材料具有高硬度、高热稳定性和高耐磨性,提高金属陶瓷材料断裂强度和断裂韧性具有重要应用意义。本文采用粉末冶金热压烧结方法制备了Al2O3+Ti(C,N)和Al2O3+WC两种金属陶瓷材料。通过单边切口梁(SENB)法和三点弯曲等力学性能测试方法探讨了热压温度对两种金属陶瓷材料的力学性能的影响,利用X射线衍射、扫描电镜(SEM)分析了物相组成和断口显微结构。实验结果表明:Al2O3+Ti(C,N)金属陶瓷随着烧结温度的升高,力学性能升高。而Al2O3+WC金属陶瓷随着烧结温度的升高,力学性能下降,在1400℃、10MPa烧结保温15min下力学性能较好。Al2O3+WC金属陶瓷900℃热压缩断裂强度比1000℃热压缩断裂强度高。