石墨烯/氧化锆复相陶瓷的等离子活化烧结及其力学性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分散剂制备不同石墨烯(GNPs)含量的GNPs/3Y-TZP复合粉体,并采用等离子活化烧结工艺制备系列GNPs/3Y-TZP复相陶瓷。研究了GNPs含量对复相陶瓷物相、显微结构的影响;建立了材料显微结构与其断裂韧性的相互关系,讨论了GNPs/3Y-TZP复相陶瓷的增强/增韧机制。结果表明:制备的GNPs/3Y-TZP复相陶瓷均为四方相;当烧结温度为1300℃、GNPs质量分数为0.01%时,其致密度高达99.4%,且GNPs分散均匀,同时断裂韧性达到最大15.3 MPa·m1/2,比3Y-TZP提高了61%,显微硬度为12.94 GPa。GNPs的均匀分散及与3Y-TZP晶粒的紧密结合使得穿晶断裂比例增大,石墨烯的晶粒细化、拔出、裂纹桥联及微裂纹最终促使3Y-TZP陶瓷的断裂韧性大幅提高。     

自增韧氧化铝陶瓷的制备与力学性能研究

研究了添加La2O3、La203 MgO、La2)3 Si)2、La2O3 MgO SiO2等复合添加剂对氧化铝陶瓷结构及性能的影响.结果表明,通过改变La2O3复合的添加剂种类,可以得到不同显微结构和力学性能的氧化铝陶瓷.添加La2O3、La2O3 MgO的氧化铝陶瓷晶粒细小,提高了材料的致密度和抗弯强度,但韧性增加不明显;添加La2O3 SiO2的氧化铝陶瓷,晶粒有异常长大现象,微结构不均匀,导致力学性能降低;而添加La2O3 MgO SiO2复合添加的氧化铝陶瓷,获得了具有一定长径比、结构较均匀的自增韧结构氧化铝陶瓷,其抗弯强度和断裂韧性分别达到459 MPa和4.6MPa·m1/2.     

金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷喷嘴的研制

根据压力式喷雾干燥机所用喷嘴的性能要求,开展了对金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷的研究,采用共沉淀法结合高温氢还原制备含金属Ni、Co的Y-TZP复相陶瓷粉末,经干压成型和烧结得到金属镍钴增强Y-TZP复相陶瓷材料.结果表明在Ni、Co含量为2%～3%时材料的抗弯曲强度达到1100 MPa以上、同时洛氏硬度(HRA)大于90.采用该材料制备的陶瓷喷嘴,其使用寿命达到硬质合金水平,而性价比优于硬质合金.     

原位生长片状晶增韧氧化铝陶瓷的制备与显微结构

α-Al2O3中加入复合添加剂,在1 500 ℃,2 h条件下无压烧结,制备出原位生长片状晶增韧的氧化铝陶瓷.烧结行为和显微结构研究表明在1 500 ℃下烧结时,获得板片状晶粒.加入CaF2和SiO2复合添加剂时,生长的晶粒呈现片状,大小均匀,断裂韧性达到4.3 MPa·m1/2;加入CaF2和高岭土复合添加剂时,由片状晶粒形成Al2O3陶瓷基体中,弥散分布着粗大的板块状晶粒,有效的提高了Al2O3陶瓷的致密度,相对密度达到96.8 g/cm3.     

NiO对3Y-TZP陶瓷材料性能的影响

研究了少量NiO（0．25mol％-1mol％）添加剂对3Y-TZP陶瓷材料烧结和力学性能的影响。实验结果表明：掺杂NiO可以促进3Y-TZP的烧结，并提高材料的力学性能，但添加过量则对烧结和力学性能不利。经过1400℃，2h烧成后，掺有0．5mol％NiO的试样和掺有0．75mol％NiO的试样分别具有最高的抗弯强度和断裂韧性，其值分别为419MPa和10．0MPa·mm^1/2与同样条件下制备出的纯3Y-TZP相比，试样的抗弯强度和断裂韧性分别提高了22％和47％。     

Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷空气环境下退火的相变行为

研究了不同烧结温度和不同Al2O3含量的Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷在300℃空气环境下退火的相变行为，并考察了复相陶瓷的力学性能，对相变发生进行了热力学分析。结果表明：Al2O3抑制了退火过程氧化锆t→m相变，当Al2O3含量为15％（质量分数，下同），烧结温度为1450℃时Y-Ce-TZP／Al2O3复相陶瓷退火前的抗弯强度与断裂韧性分别为743MPa和10．0MPa．m^1/2退火10d后仍达到731MPa和9．9MPa．m^1/2。     

Fe含量对燃烧合成TiB2-Al2O3复相陶瓷组织与性能的影响

利用燃烧合成及机械加压法制备出TiB2-Al2O3复相陶瓷，研究了金属粘结相Fe对合成产物组织和性能的影响。结果表明，Fe的加入虽没有影响TiB2-Al2O3复相陶瓷的微观形貌，但明显提高了其致密度，当其含量为10％时，合成产物的致密度最高为98．4％；随着Fe含量的增加，TiB2-Al2O3复相陶瓷的硬度稍有下降。     

高强高导纳米复合材料CuCrZr/AlN的组织与性能

采用粉末冶金方法制备高强高导铜合金基纳米复合材料（CuCrZr／AlN），用TEM、SEM等方法研究不同工艺条件如温度、压力、复压压力及复烧温度对复合材料组织与性能的影响。结果表明：烧结后的试样密度随压力、烧结温度的升高而增大，复压复烧后致密度达98％：试样抗弯强度随密度的增大而增大，复压复烧后，试样最大抗弯强度达到417MPa；600MPa复压950℃复烧试样的软化温度大于600℃；烧结温度为950和900℃，相对应的晶粒尺寸分别是0．26-0．44μm和0．1-0．21μm；材料的电导率随着密度的增大而增大，复压复烧后可以达到62％（IACS）。     

Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷的制备及其性能

以工业级α-Al2O3、金红石型TiO2和轻质MgO粉体为原料，过量配置α-Al2O3，采用固相反应法于1400℃煅烧实现了Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相粉体的原位合成，实现两相的均匀混合，原位制备出性能良好的Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷。利用XRD对原位合成的复相陶瓷粉体的相组成进行了表征，利用FESEM观察了复相陶瓷的断口形貌，测量了复相陶瓷的烧结密度、抗弯强度和热膨胀系数，研究了第二相Al2O3的引入量对钛酸铝基陶瓷的微观结构、抗弯强度和热膨胀性能的影响。结果显示，当复相Al2O3的引入量为15％（质量分数）时，钛酸铝基复相陶瓷的抗弯强度提高到108MPa，并且具有较低地热膨胀系数0．7×10^-6／℃。     

二次烧结对5Y-TZP/TiB_2纳米复合陶瓷材料微观结构与力学性能的影响

采用真空热压烧结工艺制备了5Y-TZP/Ti B_2纳米复合陶瓷材料,研究二次烧结对5Y-TZP/Ti B_2纳米复合陶瓷材料微观组织与力学性能的影响。5Y-TZP/Ti B_2纳米复合陶瓷材料的组分包括体积比为80%的Zr O_2(含有摩尔含量5%Y_2O_3作为稳定剂)、10%Ti B_2、5%Al_2O_3、2%Mg O、2%Mo和1%Ni。二次烧结工艺包括在1100℃保温120 min和在1450℃保温60 min 2个过程。研究结果表明,采用二次烧结工艺可促进Zr O_2从单斜相向四方相的完全转化,并有利于纳米复合陶瓷材料的致密化与细化强韧化。相比于采用普通烧结工艺的材料,采用二次烧结工艺的5Y-TZP/Ti B_2纳米复合陶瓷材料的抗弯强度为1023 MPa、断裂韧性为11.33 MPa·m~(1/2)、硬度为13.91 GPa,分别提高了12.2%、17.9%和13.5%。5Y-TZP/Ti B_2纳米复合陶瓷材料的增韧补强机理包括裂纹偏转和裂纹桥联,并具有穿晶断裂模式。     

Effect of rod-like grain on properties and toughening mechanism of 3Y-TZP/Al2O3 ceramics

In-situ rod-like A1203 grain was prepared by adding CAS multiphase additives under the sintering condition of 30 MPa, 1 550℃ and 1 h. The sintering behaviors, microstructure, toughening mechanism and access of Al2O3 ceramics were investigated by SEM, EDS and WDW omnipotent electronic mechanical testing machine, etc, and the crack propagating model of cylindrical crystal/3Y-TZP composite toughening Al2O3 ceramics was established. The results show that the composite additives prompt the anisotropic growth of Al2O3 grain, which strengthens toughening effect of 3Y-TZP in 3Y-TZP/Al2O3 composite ceramics. Moreover, the experimental material density is near to theoretical density, bending strength is 556.35 MPa, and fracture toughness is 6.73 MPa.m1/2. The mechanical properties of the materials are obviously improved.     

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.     

燃烧合成-热压制备Al_2O_3-TiC-ZrO_2纳米复合陶瓷的力学性能与显微结构

以ＴｉＯ２,Ａｌ;Ｃ,纳米 ＺｒＯ２粒子为原料,利用燃烧合成－热压工艺制备了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－ＺｒＯ２纳米复合陶瓷．添加ＺｒＯ２可使 Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂．ＺｒＯ２纳米粒子弥散于基体中,其周围产生的应力集中可引发位错,起到亚晶界的作甲,并可使位错钉扎、堆积,阻碍位错运动,从而使复合陶瓷的力学性能得到明显改善：抗弯强度为７０６ＭＰａ,提高幅度达１９．８％;断裂韧性为 ６．３ ＭＰａ·ｍ１／２,提高幅度１８．９％;洛氏硬度为 ９４．４．     

Preparation for femur prosthesis of ceramic-metal combination artificial hip joint

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｈｉｐｊｏｉｎｔｆｅｍｕｒｓｕｓｅｄｉｎｃｌｉｎｉｃａｌａｔｐｒｅｓｅｎｔａｒｅｍａｄｅｏｆｍｅｔａｌａｎｄａｌｌｏｙ ,ｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｉｎ ｃｌｕｄｅｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ,Ｔｉａｌｌｏｙａ     

Mechanical properties and microstructure of Fe-Al/Al_2O_3 composite with Cr,Mo and Ti

1　INTRODUCTIONTheFe Alintermetalliccompoundhasaseriesofmerits[1,2 ] ,suchashighstrength ,lowdensity ,goodwearablityandlowcosts ,andithasbeenusedinsomefields .Butitshightemperaturestrengthislow er.Al2 O3ceramicsisoneofthestructuralmaterialswithwideapplication ,butboththehigherbrittlenessandlowertoughnesslimiteditsapplicationfields .Inordertogetonematerialwithbothhighstrengthandhightoughness,onenovelFe Al/Al2 O3compositewasfabricatedbytheauthors[3] .Ithasverywideap plicationprospectfori…     

Strengthening and toughening forming of Al/Al2O3 composite in pseudo-semi-solid state

A new technology—thixo-die-forging of the composite in pseudo-semi-solid state was proposed based on the powder metallurgy technology combing with semi-solid metal process, and the cup shells with Al/Al₂O₃  composite was prepared successfully. The metallographic analysis and performance test show that the microstructure of parts is dense and mechanical properties are excellent with the volume fraction of Al is 37 %. The bend strength and fracture toughness of the composite are about 570-690 MPa and 8.5-16.8 MPa m^1/2, respectively. Comparing with reaction in situ and high temperature oxidation technologies the bending strength and fracture toughness are improved greatly. At the same time, it shows that the technology parameters have great influences on the properties. So it is feasible to prepare metal/ceramics composites by the proposed technology.     

SHS制备纳米/微米结构抗弹陶瓷可行性研究

针对用于现代装甲防护的高性能抗弹陶瓷，以SHS冶金技术，通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应，快速一次性制备出自燃自组装、具有1-3复合晶内型结构的纳米／微米结构Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷。Vickers压痕试验发现该陶瓷具有较高的断裂韧性并表现出较强的塑变行为，SEM观察发现该复相陶瓷的裂纹扩展路径主要受纳米／微米结构(Al2O3-ZrO2)共晶结构所控制，影响该陶瓷韧化行为的主要因素在于以“内晶型”纳米相所构成的独特的增韧机制。试验预示着采用SHS冶金技术，通过控制Al2O3/ZrO2复相陶瓷成分和凝固行为(如采用离心冷却控制技术)，可以制备出用于现代装甲防护的高性能、低成本、高可靠性新型抗弹复相陶瓷面板。     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

添加剂对新型AgTiB2触头材料微结构和性能的影响

以乙二胺为溶剂采用微波溶剂热法合成铜铟镓硒(CIGS)粉体,研究了反应温度、表面活性剂对合成产物物相及形貌的影响.采用X射线衍射仪、扫描电镜及X射线能谱仪对产物的物相、形貌及组成进行表征.结果表明:在反应温度为230℃(反应时间为2 h)条件下可以获得物相单一,颗粒尺寸较小的CIGS粉体.在基准溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)后对合成产物形貌有明显改善作用,粉体分散性较好,呈圆球状且粒径较小,为100～200 nm.     

Effect of Al2O3 Coating on Densification and Aging Sensibility of 3Y-TZP Ceramics

采用非均相沉淀法在3 mol%氧化钇稳定的氧化锆粉体表面包覆0.5%~1.5% (质量分数) 的Al2O3,研究了包覆Al2O3对3Y-TZP陶瓷的致密化及时效敏感性的影响。实验采用热膨胀仪测定氧化锆生坯的致密化过程,生坯经1450 ℃烧结致密化后,测试烧结体的密度、平均晶粒直径和机械性能。采用XRD、SEM表征材料的显微组织。结果表明：相比于传统的共沉淀法,通过表面包覆的方式向氧化锆中加入少量的Al2O3更能促进3Y-TZP陶瓷的烧结致密化。表面包覆少量Al2O3的3Y-TZP可在1350~1400 ℃烧结致密化。此外,表面包覆Al2O3能显著降低3Y-TZP陶瓷的时效敏感性,这与大量Al3+ 在3Y-TZP陶瓷晶界的偏聚有关