超重力下燃烧合成TiC-TiB2细晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成工艺,以快速凝固方式制备出TiB2系列含量的TiC-TiB2细晶复合陶瓷。XRD、FESEM与EDS分析表明,随TiB2含量的增加,TiC-TiB2复合陶瓷基体从TiC微米球晶组织逐渐转化为TiB2小尺寸片晶组织,且对于TiB2含量为50%的TiC-TiB2复合陶瓷,可获得TiB2小尺寸片晶均匀镶嵌于TiC基体上的共晶组织。力学性能测试结果表明,TiB2的摩尔分数为50%的TiC-TiB2复合陶瓷因在凝固过程中发生共晶反应,陶瓷相对密度和硬度均达到最高值(分别为98.6%和18.4GPa),并且因TiB2小尺寸片晶在裂纹扩展时所诱发的裂纹偏转、桥接及片晶拔出增韧机制的协同作用,TiB2的含量为66.7%的TiC-TiB2复合陶瓷具有最高的断裂韧度(13.4MPa·m0.5)。     

超重力场反应加工自增韧（Ti,W）C-TiB2凝固陶瓷刀具材料研究

采用超重力场反应加工技术制备出用于高速切削刀具的自增韧(Ti,W)C-TiB2凝固陶瓷。XRD、FESEM与EDS分析表明,(Ti,W)C-TiB2凝固陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶及形状不规则的(Ti,W)C相构成,且TiB2片晶的形成是由其低生长速率的小平面晶体特性所致,而(Ti,W)C的晶体形貌则是由其高生长速率的非小平面晶体特性形成的。陶瓷相对密度、维氏硬度、弯曲强度及断裂韧性分别为98.3%、20.8GPa、(610±25)MPa与12.5MPa·m0.5。FESEM断口分析及裂纹扩展路径观察发现,(Ti,W)C-TiB2凝固陶瓷增韧是通过小尺寸TiB2片晶的裂纹偏转、裂纹桥接及摩擦互锁协同作用予以实现,而陶瓷的优异耐磨性主要取决于高硬度、高模量的细小TiB2基体相片晶。     

基于Ti-B_4 C-C反应自生TiC-TiB_2复合陶瓷的结构演化北大核心CSCD

采用超重力辅助反应加工技术,制备出了TiC-TiB2复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,TiC-TiB2复合陶瓷主要由大量、细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的独特组织构成。超重力下的燃烧化学和液相分离效应促使反应原料转化为纯净的Ti-W-Cr-C-B合金液,并随即发生凝固反应。TiC在凝固过程中率先形核,TiB2依附于TiC形核析出,二者以合作方式生长,但是由于TiC较TiB2具有更快的生长速率,从而形成TiC包覆TiB2片晶的独特组织。     

超重力场反应加工TiB2基陶瓷与钛合金复合的研究

采用超重力场反应加工技术,通过陶瓷-钛合金之间熔化连接与原子互扩散,成功制备出TiB2基凝固陶瓷-Ti-6Al-4V层状复合材料。经XRD、FESEM及EDS分析发现,正是作为陶瓷基体相的TiB2片晶(或板晶)可诱发强烈的自增韧机制,使TiC-TiB2细晶凝固陶瓷具有高的弯曲强度与断裂韧度,并且是在超重力场反应加工引发的热真空环境下钛合金与液态陶瓷的熔化连接与原子互扩散,进而在凝固后期诱发TiB2与Ti液的包晶反应、TiB自钛液的析晶反应及TiB与钛液的共晶反应,最终实现以TiB尺寸、分布为特征的陶瓷-钛合金多尺度(微米-亚微米-微纳米)多层次(TiC/TiB2-TiC1-x/TiB/TiB2-TiB2/Ti/TiC1-x/TiB-TiB2/TiC1-x/TiB/Ti-TiB/TiC1-x/Ti-TiC1-x/Ti-Ti)复合。     

自蔓延高温合成Cf／TiC-TiB2复合材料的力学性能研究

为提高TiC—TiB2复合材料的强度和韧性以拓宽其应用，用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）的方法制备了碳纤维质量分数分别为0％，1％，3％，5％，7％的Cr／TiC—TiB2复合材料。通过实验测定，随碳纤维含量的增加，Cf／TiC—TiB2复合材料的弯曲强度和断裂韧性都呈现先增加后降低的趋势。当碳纤维含量达到3％时，强度和韧性分别为406．12MPa和6．26MPa．m^1/2，均高于纯TiC-TiB2陶瓷。纤维的断裂、桥连和裂纹的偏转是复合材料的主要增韧机制。     

超重力场反应加工TiB2基凝固陶瓷——Ti-6Al-4V多尺度多层次复合研究

采用超重力场反应加工技术,通过陶瓷-钛合金之间熔化连接与原子互扩散,制备出TiB2基凝固陶瓷—Ti-6Al-4V层状复合材料。XRD、FESEM及EDS分析发现,正是作为陶瓷基体相的TiB2片晶(或板晶)可诱发强烈的自增韧机制,使TiC-TiB2细晶凝固陶瓷具有高的弯曲强度与断裂韧性,并且也正是因在超重力场反应加工引发的热真空环境下钛合金与液态陶瓷发生熔化连接与原子互扩散,进而在凝固后期相继诱发TiB2与Ti液的包晶反应、TiB自钛液的析晶反应及TiB与钛液的共晶反应,最终实现以TiB2、TiB尺寸与分布为特征的陶瓷—钛合金多尺度(微米—亚微米—微纳米)多层次(TiC/TiB2—TiC1-x/TiB/TiB2—TiB2/Ti/TiC1-x/TiB—TiB2/TiC1-x/TiB/Ti—TiB/TiC1-x/Ti—TiC1-x/Ti—Ti)复合。     

基于B_4C-Ti-Ni体系反应合成TiC-TiB_2-Ni复相陶瓷

在超高重力场条件下,以B4C-Ti-Ni为反应体系,合成制备TiC-TiB2-Ni复相陶瓷。XRD和FESEM分析结果表明,反应燃烧充分,所得陶瓷基体由TiB2片晶相、不规则TiC相和Ni相构成。燃烧反应放热,促使反应物熔化生成Ti-C-B-Ni液相产物。待反应结束后,TiB2、TiC先后从陶瓷熔体中凝固形核、析出,而Ni相最后凝固,并对陶瓷基体补缩。随着Ni添加量的增加,陶瓷基体显微组织细化,且均质化水平极大提高,同时,陶瓷的相对密度、断裂韧性和弯曲强度逐渐增大,当Ni添加量为20mass%时,陶瓷性能最佳,分别为97.8%、13.1MPa獉m0.5及693MPa。其维氏硬度先升高后降低,当Ni的添加量为15mass%时,达到最高值,为18.6GPa。     

高能铝热剂对超重力场反应加工TiB2基凝固陶瓷耦合控制研究

通过在(Ti+B4C)体系中引入不同含量的(CrO3+Al)高能铝热剂,采用超重力场反应加工技术,在不同反应绝热温度下制备出含有不同质量分数Cr基合金相的TiC-TiB2凝固陶瓷。用XRD、FESEM和EDS对样品进行分析。结果表明,TiC-TiB2凝固陶瓷由大量细小的TiB2片晶、不规则TiC晶粒及分布于TiB2和TiC之间的Cr基合金相与少量孤立分布的Al2O3夹杂组成。通过增加高能铝热剂添加量,提高反应熔体绝热温度与增加金属液相的耦合效应,不仅能有效降低Al2O3夹杂物含量、促进陶瓷致密化,而且更有利于TiB2基体相片晶的超细晶(平均厚度小于1μm)生成,进而使陶瓷相对密度、抗弯强度与断裂韧性均显著提升。     

NiAl含量对反应合成TiC-TiB_2-NiAl物相及组织结构的影响(英文)

以Ti、B4C、Ni、Al粉末为原料,通过自蔓延高温反应合成工艺(SHS)制备TiC-TiB2-NiAl复合材料,研究NiAl含量对反应产物的物相组成及组织结构的影响。结果表明:Ti+B4C+Ni+Al粉末SHS反应产物的物相组成为TiB2、TiC和NiAl,随着Ni+Al添加量的增多,NiAl相的衍射峰强度逐渐增强;TiB2、TiC和NiAl在基体中呈现不同的形态,其中TiB2呈六边形或长条状,TiC呈圆形,NiAl填充在TiC和TiB2颗粒之间;随着NiAl含量的增加,TiC-TiB2-NiAl复合材料的晶粒逐渐被细化,致密度和抗压强度均被提高,TiC的形态由不规则形状转变为圆形。复合材料的断裂方式由单纯的沿晶断裂转变为混合的沿晶断裂和穿晶断裂。     

TiC-TiB2准共晶复合陶瓷的微观结构与凝固行为

采用超重力下燃烧合成技术,制备出TiC-40%TiB2准共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成。超重力下的燃烧化学将获得纯净的Ti-W-Cr-C-B合金液,并随即发生凝固反应。TiC在凝固过程中率先形核,TiB2依附于TiC形核析出,二者以合作方式生长,但是由于TiC较TiB2具有更快的生长速率,从而形成TiC包覆TiB2片晶的准共晶组织。     

La~(3+)掺杂Y_2O_3透明陶瓷制备及发光性能

以Y2O3为基质材料,掺杂不同含量的La3+,采用机械力化学法制备纳米粉,粉体压制后在真空度1×10-3Pa下烧结得到La3+掺杂Y2O3透明陶瓷。采用透射电子显微镜(TEM)观察粉体一次颗粒形貌,扫描电镜(SEM)观察样品表面形貌,HV-1000型维氏硬度计测定样品硬度和断裂韧性,阿基米德法测定烧结后试样的相对密度,自动记录分光光度计测定试样透过率。结果表明:制备的La3+∶Y2O透明陶瓷透光率可达80%,掺杂La3+可以显著降低La3+∶Y2O3透明陶瓷的烧结温度;随着La2O3添加量的提高,样品透光率逐渐提高,但La2O3添加量过大会造成点阵畸变严重;随着La2O3添加量的提高,样品相对密度、维氏硬度和断裂韧性均逐渐提高,最后趋于平稳;随着保温时间延长,样品透光率也逐渐增大,继续增大保温时间,透光率趋于平缓。结合样品的透光率、相对密度、维氏硬度和断裂韧性考虑可知La2O3适合掺杂量、烧结温度和保温时间分别为10at%、1550℃和3h。     

钛酸铜钙/钛酸钙复合陶瓷的制备和介电性能

以CaCO_3、TiO_2、CuO为原料,采用两种工艺途径制备了(1-x)CCTO-xCTO(0≤x≤1)复合陶瓷材料.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻抗分析仪对(1-x)CCTO-xCTO复相陶瓷的相组成、显微结构特征和介电性能进行了研究,发现不同工艺途径制备的(1-x)CCTO-xCTO复合陶瓷的显微结构略有差异,但介电性能基本相同,表明两种工艺途径制备的陶瓷中CCTO和CTO具有相似的连接情况.此外,还发现2/8CCTO-6/8CTO复合陶瓷在室温和1 kHz频率时,材料的介电常数ε接近1500,且介电损耗tgδ小于0.08.     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.     

Ti2 AIC三元可加工陶瓷原位反应合成的研究

以Ti粉、Al粉和活性炭粉体为原料,采用高能球磨及真空热压烧结技术制备纯度较高的Ti2AIC陶瓷,通过DSC、XRD等测试手段研究了该工艺的反应合成过程,并重点分析了Al含量对反应过程及材料微结构的影响.结果表明,Al含量对合成Ti2AIC陶瓷有很大的影响,当体系中Al含量为28%时,在氩气保护下高能球磨12 h,形成以Ti、TiC和Ti-AI金属间化合物为主的复合粉体,该复合粉体在1 300℃真空热压烧结即可获得单一物相Ti2AlC块体.     

放电等离子烧结ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷的氧化性能

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来提高ZrB2陶瓷的烧结致密度和高温抗氧化能力。研究表明:通过引入YAG-Al2O3制备的陶瓷和纯ZrB2陶瓷相比,在相同氧化条件下得到的氧化层厚度有所变薄,说明通过引入YAG-Al2O3可以改善ZrB2陶瓷的抗氧化性能。在相同氧化条件下,引入Al2O3越多的陶瓷氧化层厚度越小。     

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。     

TiC-TiB_2复合陶瓷磨削裂纹的试验研究

本文基于压痕断裂力学,分析了TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的特征,并对TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的形成及扩展过程进行了研究。磨削实验发现：TiC-TiB2陶瓷磨削裂纹密度较大,为穿晶裂纹和沿晶裂纹的混合形式;裂纹易在陶瓷内部缺陷处形成,并因陶瓷显微组织不均匀性而发生钉扎、偏转、分叉及桥接,使得材料中裂纹的扩展呈现不连续性;TiB2硬质相会对裂纹的扩展有一定的阻碍作用。     

PTCR characteristics and microstructure of porous (Ba,Sr)TiO<Subscript>3</Subscript> ceramics prepared by spark plasma sintering

Porous Y-doped (Ba,Sr)TiO₃ ceramics were prepared by the spark plasma sintering of (Ba,Sr)TiO₃ powders with different amounts of carbon black, and by subsequently burning out the carbon black acting as a pore precursor. The microstructure, PTCR and gas-sensing characteristics for porous Y-doped (Ba,Sr)TiO₃ ceramics were investigated. Spark plasma sintered (Ba,Sr)TiO₃ ceramics revealed a very fine microstructure containing submicron-sized grains with a cubic phase and revealed an increased porosity after the carbon black was burned out. As a result of reoxidation treatment, the grain size of the (Ba,Sr)TiO₃ ceramics increased to a few μm and the cubic phase transformed into a tetragonal phase. The phase transformation of (Ba,Sr)TiO₃ ceramics was affected by grain size. The PTCR jump in the (Ba,Sr)TiO₃ ceramics prepared by adding 40 vol.% carbon black showed an excellent value of 4.72 × 10⁶, which was ten times higher than the PTCR jump in (Ba,Sr)TiO₃ ceramics. The electrical resistivity of the porous (Ba,Sr)TiO₃ ceramics was recovered as the atmosphere changed from a reducing gas (N₂) to an oxidizing gas (O₂) under consecutive heating and cooling cycles.     

改进的工艺路线制备化学计量比的PZN基钙钛矿陶瓷

采用改进的工艺路线制备了化学计量比的Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-BaTiO3陶瓷,二氧化钛和碳酸钡不经过预烧,与预反应粉体混合球磨,成型后直接烧结,在1100℃和1120℃分别保温1 h,2 h,4 h获得了100%钙钛矿结构的PZN-PT-BT陶瓷,最大密度7.418 g/cm3,最大介电常数7672.     

改进的工艺路线制备化学计量比的PZN基钙钛矿陶瓷

采用改进的工艺路线制备了化学计量比的Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3-BaTiO3陶瓷,二氧化钛和碳酸钡不经过预烧,与预反应粉体混合球磨,成型后直接烧结,在1100℃和1120℃分别保温1 h,2 h,4 h获得了100%钙钛矿结构的PZN-PT-BT陶瓷,最大密度7.418 g/cm3,最大介电常数7672.