助熔剂对原位转化碳纤维增韧陶瓷基复合材料性能的影响

本文以聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维为先驱体,以氧化铝为主要原料,添加SiO2-MgO-CaO三系助熔剂,采用真空热压烧结法制备了原位转化碳纤维增韧氧化铝复合材料.主要探讨不同助熔剂添加量对复合材料微观结构和各项性能指标的影响.以体积密度、显微硬度和断裂韧性等性能指标为主要评价标准选择最佳的助熔剂添加量.并研究了原位转化碳纤维增韧氧化铝陶瓷的摩擦磨损行为与机制以及力学性能和微观结构对摩擦磨损特性的影响.结果表明:当助熔剂含量为3vol％时,复合材料的综合性能最优,此时体积密度为3.72 g·cm-3,显微硬度为1624 HV,断裂韧性为10.6 MPa·m1/2.在室温干摩擦条件下,复合材料的磨损率随着助熔剂含量的增加呈先升高后降低趋势.室温下原位转化碳纤维增韧氧化铝基复合材料的磨损机制以脆性剥落为主,并伴有疲劳磨损.     

SiC基层状复合材料界面层的选择

利用凝胶注模成型SiC基体层 ,以喷涂法、流延法、金属箔法、浸涂法分别加涂W ,W -2 % (质量分数 ,下同 )Co ,Ta,BN界面层 ,通过热压烧结制备了SiC/W ,SiC/W -2 %Co ,SiC/Ta ,SiC/BN层状复合材料 .在复合材料高温制备过程中 ,金属W ,W -2 %Co ,Ta与SiC反应生成了碳化物和硅化物 ,失去了金属塑性 ,未能实现裂纹尾流区桥接、残余应力增韧等金属界面层层状复合材料赖以大幅度提高其强韧性的增韧机制 ,其增韧效果仅与BN陶瓷界面层的增韧效果相当 .此外 ,研究表明 ,提高基体层力学性能可以显著提高层状复合材料的强韧性 .制备的SiC/BN层状复合材料的室温三点弯曲强度为 72 9.86± 114 .0 2MPa、室温断裂韧性为 2 0 .5 8± 2 .77MPa·m1 /2 ,其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹并行扩展以及裂纹尾流区片层拔出等     

氧化铝基金属复合材料界面结构研究进展及问题

氧化铝-金属界面结构是氧化铝-金属系复合材料中极其重要的理论和现实问题.由于氧化铝陶瓷-金属界面结构的复杂性,界面结构问题,特别是界面结构与性能的关系一直得不到很好的解决,因而受到材料科学家和化学家们的极大关注.本文从界面结合及增韧机理、界面结构理论模型、界面原子结构及化学三方面概述了氧化铝-金属复合材料界面结构研究进展,指出了目前存在的主要问题,并提出了氧化铝-金属复合材料技术今后发展的方向.     

SiC晶须／Y—TZP（含Al2O3）复合材料力学性能的研究

通过SiC晶须对Y-TZP陶瓷材料的补强,发现:在SiC晶须分散均匀的情况下,尽管SiC晶须的体积含量高达30％,复合材料中单斜相氧化锆的含量并不高,氧化锆的应力诱导相变仍是复合材料的主要增韧机理,复合材料的力学性能并不随着SiC晶须含量的增加而降低。在复合材料中加入氧化铝后,发现少量的氧化铝加入有利于复合材料力学性能的提高。在氧化铝重量含量为6%,SiC晶须体积含量为20%时,复合材料的强度和断裂韧性分别为:1329±13MPa和14.8±0.7MPa·m~(1/2)。但是,过多的氧化铝加入又会使复合材料的力学性能出现下降趋势。SiC晶须加入后,复合材料的高温强度和抗热震性都有明显改善。     

氧化铝结合氮化钛复合材料的强韧性研究

Al2O3-TIN复合材料具有耐高温高压、抗氧化、耐磨损等优良性能,但较低的韧性一直是其得到进一步应用的瓶颈。通过相变增韧、复合增韧以及自增韧等方法对Al2O3-TIN复合材料增韧研究进行了分类叙述,总结了高韧性氧化铝结合氮化钛复合材料的制备、增韧机理以及影响因素的研究进展。     

赤泥外排泥浆泵陶瓷缸套的应用

根据对活塞式泥浆泵缸套的失效分析,采用一种新型的增韧氧化铝陶瓷材料作为缸套的内衬套,并与金属缸套进行同机台运行比较。结果表明,其耐磨性能明显优于金属缸套,使用寿命也成倍增加。     

金属增韧氧化铝基耐火材料的研究进展

综述了金属增韧氧化铝基耐火材料的研究概况,并介绍了金属增韧氧化铝基耐火材料的增韧机理和过渡塑性相工艺的研究进展。认为金属增韧氧化铝基耐火材料具有一定的应用前景。     

ZrO2和Ni复合掺杂对Al2O3陶瓷结构及性能的影响

利用非均相沉淀包覆-热还原工艺制备粒径分布均匀、表面光滑的球形Al2O3/ZrO2/Ni,Al2O3/Ni,Al2O3/ZrO2复合结构粉体,再经真空热压烧结得到相应的复合陶瓷.通过X射线衍射和扫描电镜对前躯体、热还原粉体及烧结陶瓷的成分及结构进行了表征,并对陶瓷的力学性能、介电常数进行了检测和分析.实验结果表明:金属Ni的引入抑制了Al2O3的致密化,细化了晶粒,强化了氧化铝晶界,使氧化铝发生穿晶断裂而起到增韧效果;ZrO2对Al2O3陶瓷致密化及细化晶粒作用不明显,但通过相变增韧或形成弱界面起到了较好的增韧作用;Al2O3/ZrO2/Ni复合材料的断裂韧性增加值并未高于Al2O3/Ni和Al2O3/ZrO2 2种复合材料断裂韧性增加值之和,但增强了空间电荷的极化,使复合材料具有较高的介电常数.     

Fe-Al金属间化合物/Al2O3陶瓷复合材料研究

文章介绍了一种新型的Fe-Al金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料.该材料的抗弯强度和断裂韧性随着Fe-Al金属间化合物含量的增加而提高,但硬度降低.     

氧化铝陶瓷增韧研究进展

介绍了氧化铝陶瓷增韧技术及其机理,包括相变增韧、晶须和纤维增韧、颗粒弥散增韧、微结构设计增韧、纳米技术增韧、耦合协同增韧;探讨了氧化铝陶瓷材料增韧技术的研究现状和今后的发展方向。     

氧化铝陶瓷增韧技术及机理

介绍了氧化铝陶瓷增韧技术及其机理(包括相变增韧、晶须和纤维增韧、颗粒弥散增韧、微结构设计增韧、纳米技术增韧、耦合协同增韧),探讨了氧化铝陶瓷材料增韧技术的研究现状和今后的发展方向。     

铝系金属间化合物及其在Al2O3陶瓷中的应用

从铝系金属间化合物的基本性质出发,概述了铝系金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的性能、显微结构、制备工艺及金属间化合物对陶瓷补强增韧的机理,并指出其中存在的相应问题和预测其发展趋势。     

陶瓷复合材料及其制备技术

陶瓷复合材料是一种性能优良的高技术新材料；有陶瓷—陶瓷和金属—陶瓷两大类。本文较全面地论述了陶瓷复合材料的增强增韧机理和制备原则。本文还详尽地介绍了陶瓷复合材料的种类和制备技术，并对它们各自的特点进行了分析。     

氧化铈（CeO2）在增韧陶瓷材料中的应用

本研究以氧化铈作稳定剂，采用粉末冶金冷压烧结工艺制备氧化铈部分稳定化氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合材料（Ｃｅ－ＺＴＡ），分析了材质的力学性能和显微结构。结果表明，ＣｅＯ２对四方相氧化锆具有稳定作用，当ＣｅＯ２含量为１０￣１２ｍｏｌ％时，如果晶粒尺寸达４￣５ｕｍ，则Ｃｅ－ＺＴＡ复合材料的韧性和强度均能最大程度地提高。     

添加剂自增韧氧化铝陶瓷的若干研究进展

评述了近年来国内外对添加剂自增韧氧化铝陶瓷的研究，总结了国内外关于TiO2影响氧化铝晶粒生长的诸多不同观点，分析了氧化铝晶粒异向生长与氧化铝陶瓷的自增韧机理。     

连续陶瓷基复合材料的研究现状及发展趋势

连续陶瓷基复合材料(C4材料)是近年来出现的一种具有全新复合增强方式的陶瓷/金属复合材料.在这种复合材料中,基体陶瓷增强相具有三维连通的内部结构,因而起增韧作用的金属填充在陶瓷骨架的空隙中,其在空间上也是三维连通的.实现这种复合结构需要不同于传统的复合材料成型与制备技术.这种复合结构使得连续陶瓷基复合材料能够将陶瓷与金属各自的性能特点与优点更多的保留在最终的复合材料中;同时,还表现出了与传统复合材料(颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料等)不同的性能特性,具有广泛的应用前景.     

在锰钛添加剂存在下ZrO2对氧化铝瓷增韧作用的研究

二氧化锆增韧纯氧化铝瓷已有不少研究,其效果颇为明显。本文在这个基础上,引入少量的氧化锰、氧化钛,研究在这些少量添加剂存在下二氧化锆对氧化铝瓷的增韧作用。通过XRD、EDX和SEM等方法,探讨了氧化铝瓷的显微结构和添加剂的分布。并测试了样品的力学性能。     

SiCw／Y—TZP复合材料的增韧机理及其力学性能

研究了SiC晶须补强Y-TZP基复合材料的显微结构及其力学性能,探讨了晶须性能和t-ZrO_2稳定度对增韧特性的影响规律。分析表明:适当控制稳定剂Y_2O_3的含量以调节t-ZtO_2的稳定度,并选择合适的晶须能使Y-TZP基复合材料中晶须补强与相变增韧产生协同增韧的效果。所研制的添加5 vol.％优质siC晶须的2.2Y-TZP基复合材料,其室温强度和断裂韧性分别达到1130 MPa和19.1 MPa·m~(1/2)。     

结构陶瓷弯曲强度的Weibull统计实验研究

本文在强度统计方法的Weibull模数估计及试样数量优化研究基础上,对氧化铝陶瓷进行了弯曲强度统计的大子样模拟母体试验,同时也对碳化硅、氮化硅、氧化铅增韧氧化铝等典型结构陶瓷进行了实验研究。实验结果表明,利用无偏极大似然估计的理论结果及置信度和相对误差双参数可以明确材料强度及其强度统计数据的精度。     

氧化锆增韧氧化铝耐磨陶瓷部件的研究

耐磨结构陶瓷部件是高技术陶瓷材料应用的一个主要领域,传统的耐磨陶瓷部件多以氧化铝材料为主。本文对以工业级原料为主制得的氧化锆增韧氧化铝陶瓷耐磨部件进行了研究,用该技术制得的耐磨陶瓷部件具有产品性能好、生产成本低等特点,并能满足工业化生产要求。