保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

梯度结构Al_2O_3-(W,Ti)C-TiN-Mo-Ni纳米金属陶瓷刀具材料的设计及制备

基于对高速硬切削时刀具应力和温度分布,以及刀具内部疲劳裂纹扩展仿真分析,提出一个组分含量分布和微观结构具有梯度特征的设计模型。通过韧性相的添加和梯度结构的引入,实现疲劳裂纹扩展速率的减缓,从而提高刀具寿命。采用二阶段热压烧结工艺制备出具有梯度结构的Al_2O_3-(W,Ti)C-TiN-Mo-Ni纳米复合刀具材料,并对其微观结构和力学性能进行研究。结果表明:所制备的梯度结构金属陶瓷材料表层硬度、内层的断裂韧度和抗弯强度分别达到19.258GPa,10.015MPa·m~(1/2)和1017.475MPa,满足高速硬切削刀具的性能要求。材料的断口出现韧窝和黏结相撕裂形成的断裂棱,有利于断裂韧度和抗弯强度的增强,从而提高刀具抗疲劳裂纹扩展能力。     

Al2O3 / 3Y-TZP 层状复合材料的制备及其超塑性能

采用流延制膜和热压烧结工艺制备了Al₂O₃ / 3 Y-TZP 层状复合材料。用SEM 观察显微组织, 并采用高温深拉实验对该材料进行了超塑性能研究。结果表明: 1550 ℃热压烧结制备的材料晶粒细小, 界面结合良好;当应变速率一定时, 变形温度对Al₂O₃ / 3Y-TZP 层状复合材料的超塑性能具有重要影响, 1500 ℃时得到深拉成形最大高度, 温度较高和较低时超塑性能均会降低。      

烧结温度对WZV材料力学性能和显微结构的影响

为了开发一种新型刀具材料,以WC、ZrO2和VC为原料,利用热压烧结工艺,分别在1500、1550、1600℃和1650℃烧结温度下制备了4种相同成分的WC/ZrO2/VC(WZV)复合材料.分析了烧结温度与刀具材料相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性之间的关系,研究了烧结温度对刀具材料力学性能和显微结构的影响,确定了该材料合理的烧结温度为1550℃.试验结果表明,ZrO2质量分数为10%的WZV复合粉末经过48 h的高能球磨,在1550℃、30 MPa的热压烧结条件下,可获得相对密度为99.2%,维氏硬度为17.6 GPa,抗弯强度为786 MPa,断裂韧性为11.51 MPa.m1/2的优异性能.此外,通过对材料显微结构和断裂方式的分析,发现烧结温度对材料的断裂方式具有重要影响.     

采用Al-Zn-Mg-Cu封接Al_2O_3陶瓷与304不锈钢工艺

以Al-Zn-Mg-Cu合金为封装材料,采用粉末冶金技术对Al_2O_3陶瓷和304不锈钢进行了封接试验,研究了烧结合金组织、接头特征点成分和物相,并探讨了烧结温度和保温时间对接头界面组织和连接强度的影响。结果表明,在烧结温度570℃,保温时间1 h条件下获得主要由α-Al和MgZn_2组成的较为致密的铝合金,304不锈钢/铝合金侧剪切强度为24 MPa、Al_2O_3陶瓷/铝合金侧剪切强度为6.4 MPa。在304不锈钢/铝合金界面处,Fe、Al元素均发生扩散,形成了不同金属间化合物的扩散层。铝合金/Al_2O_3陶瓷界面处Mg与Al_2O_3反应生成了MgAl_2O_4相,改善了铝合金和Al_2O_3陶瓷的润湿性。     

热压反应烧结法制备Al_2O_3/Ti_2AlC复合材料及其微观结构和性能

以Ti、Al和活性炭粉为原料,通过高能球磨及热压反应烧结法在1200℃合成Al2O3/Ti2AlC复合材料,即是在Ti2AlC层状材料的制备过程中同时被合成。研究了烧结温度对反应产物的影响,并重点分析了材料微观结构和性能的关系。结果表明:高能球磨使Ti2AlC的烧结温度降低,热压烧结在1200℃时得到了物相比较均匀、致密的Al2O3/Ti2AlC复合材料;同时分析材料微观结构,少量Al2O3的引入抑制了Ti2A1C晶体的异常长大,使得晶粒细小且均匀。力学性能测试表明,该材料室温抗弯强度可达275.4MPa,断裂韧度可达10.5MPa.m1/2,密度为4.2g/cm3。     

预制体浸渗法苎麻纤维织物遗态结构Al2O3-Cu复合材料的制备及其性能研究

采用预制体浸渗法制备苎麻纤维织物遗态结构Al_2O_3-Cu复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪研究复合材料的物相组成及微观形貌,并进行拉伸试验研究。结果表明:Al_2O_3陶瓷预制体完整地保留了苎麻纤维织物遗态结构,经氧化浸渍形成了由CuO和偏铝酸亚铜(CuAlO_2)包覆Al_2O_3为组织特征的柱状铆接结构。经1020℃还原烧结,Cu相与本体Al_2O_3相和析出CuAlO_2相共融互渗,形成了由Cu保护层覆盖、以交叉片状组织(Cu+Al_2O_3+CuAlO_2)为内衬的Al_2O_3-Cu复合材料,其拉伸强度为10.73MPa。     

温度和助剂含量对放电等离子烧结SiC陶瓷的影响EI北大核心

采用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-CaO作为烧结助剂制备SiC陶瓷,通过阿基米德排水法、XRD、SEM、TEM及维氏硬度测试等方法,探究烧结温度及烧结助剂含量对SiC陶瓷相对密度、物相结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1300~1800℃下,SiC陶瓷相对密度、硬度以及断裂韧性都呈现出先增加后降低的趋势,在1700℃达到最大值;1700~1800℃发生了β-SiC向α-SiC的相变;减少烧结助剂含量会增加晶界结合强度,提升硬度,并抑制晶粒生长;在1700℃和7%(质量分数)烧结助剂含量的条件下,获得了最佳的烧结效果,相对密度、硬度和断裂韧度分别为97.9%,23.3 GPa和4.1 MPa·m^(1/2)。     

TiC含量对WC-TiC-TaC硬质合金材料微观组织及力学性能的影响（英文）

本研究采用真空热压烧结技术,在1600℃下制备了WC-TiC-TaC硬质合金材料,研究了TiC含量对其微观组织及力学性能的影响。结果表明,随着TiC含量的增多,硬质合金材料的晶粒显著增大。当TiC的含量从10wt%增加到25wt%时,硬质合金材料的硬度逐渐增大,最高可达19.81 GPa,这是由于TiC的硬度高于基体WC的硬度;与此同时,硬质合金材料的抗弯强度和断裂韧度逐渐减小。当TiC的含量为10wt%时,材料的抗弯强度有最大值,其值为1147.24 MPa,这是由于在材料内部形成了均匀、细小的晶粒组织;在此含量下,复合材料的增韧机理为细晶增韧、裂纹偏转、裂纹分支、裂纹桥接和韧窝增韧,其断裂韧度有最大值,为14.60 MPa·m~(1/2)。     

SPS烧结制备TiB2/TiC复合材料

采用金属钛粉和碳化硼为初始粉料,利用SPS放电等离子烧结技术制备了致密的纳米结构TiB2/TiC复合材料.并借助XRD、SEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法和小样品力学性能测试方法(MSP)测定了室温显微硬度、断裂韧性和MSP强度.研究结果表明:利用一步法直接升温至1550℃并保温6 min制备的复合材料,其晶粒尺寸大于1μm,MSP强度为833 MPa.而采用两步法升温至1550℃,然后迅速降低保温温度至1450℃,并保温6 min条件下使金属钛粉和碳化硼同步完成反应、烧结、致密化,生成晶粒细小的TiB2/TiC复合材料,晶粒尺寸大约为200 nm,并且所制备的复合材料力学性能更好,MSP强度达到1095 MPa.     

真空退火对原位Al2O3/Fe-Cr-Ni增强复合材料性能的影响

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性,被广泛应用于制造航空发动机、工业燃气轮机等设备。利用原位合成和热压烧结工艺制备Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料。为减少脆性相对复合材料性能的影响,将热压烧结试样在1000℃下真空保温2h后退火。采用XRD和SEM等测试方法,研究热处理后Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料的微观结构和常温力学性能。结果表明:Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料主要由Fe-Cr-Ni合金相、Fe-Cr相和Al2O3陶瓷增强相组成。热压烧结试样的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为4.16GPa、298.31MPa和8.04MPa·m1/2。经1000℃高温热处理后,复合材料中Fe-Cr相发生奥氏体转变和合金基体晶粒长大,导致硬度下降至2.98GPa。Fe-Cr-Ni合金基体中韧性相含量和基体连续性增加,使该复合材料的抗弯强度和断裂韧度明显上升,其值分别为459.33MPa和12.81MPa·m1/2。     

反应烧结法制备(AlN,TiN)-Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,Al₂O₃为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al₂O₃的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N₂气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(K_IC)为6.5MPa·m1/2。     

烧结温度对20%ZrO_2(3Y)/Al_2O_3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响

20%纳米ZrO2(3Y)粉末加入到高纯亚微米Al2O3粉中,采用高压干压成型方法和恒速升温多阶段短保温烧结方法制备出不同烧结温度下的复相陶瓷。研究烧结温度对复相陶瓷力学性能的影响,通过XRD,EDS和SEM对复相陶瓷进行元素组成和微观结构分析。结果表明:烧结温度在很大程度上影响着复相陶瓷的力学性能和微观结构,常压烧结1600℃保温8h时,相对密度、维氏硬度和断裂韧性达到最大,分别为98.6%,18.54GPa和9.3MPa·m1/2,而基体晶粒尺寸为1.4~8.1μm,ZrO2相变量为34.6%。1600℃下复相陶瓷具有优质的微观结构,断裂方式为沿晶-穿晶混合断裂模式。ZrO2(3Y)粉体的加入,从相变增韧、内晶型颗粒增韧和裂纹偏转等多个方面提高了复相陶瓷的断裂韧性。     

低温共烧氧化铝/玻璃复合基板材料的研究

以低软化点的钙硼硅酸盐玻璃和氧化铝粉末为原料,制备了氧化铝/玻璃低温共烧复合基板材料。所需的玻璃粉体采用溶胶-凝胶法制备。研究了烧结温度和氧化铝含量对复合材料的烧结特性、介电性能以及力学性能的影响。结果表明,当氧化铝质量分数为50%,复合材料经950℃、保温2 h烧结后,其εr=5.92,tanδ=5.7×10-4,ρ=1012Ω.cm,抗弯强度σ=167.82 MPa,热膨胀系数α=4.86×10-6/℃,可望作为低温共烧多层陶瓷基板材料应用。     

热压与放电等离子体烧结两种工艺制备Al2O3/Cu复合材料

由机械合金化法(MA)制得纳米级Al₂O₃颗粒弥散镶嵌于微米级Cu颗粒表面的复合粉末, 利用球形化工艺改善所制得复合粉的形貌及粒度范围, 分别采用热压法(HP)和放电等离子体烧结(SPS)法制备Al₂O₃/Cu复合材料。通过测试密度、 电导率、 抗弯强度及SEM复合粉形貌和烧结体断口分析、 微区成分分析, 对比研究了Al₂O₃质量分数分别为0%、 0.5%、 1.0%、 1.5%时Al₂O₃/Cu复合材料的物理、 力学和电学性能。结果表明: 不同制备工艺下随着Al₂O₃含量增加, 材料的抗弯强度先增后降, 电导率除受杂质影响外, 还受材料缺陷的影响, 故变化规律不明显, 对于Al₂O₃含量相同的Al₂O₃/Cu复合材料, 采用SPS法制备的复合材料的致密度、 抗弯强度及电导率均高于HP法; 在弯曲应力下两种制备方法所得复合材料均发生延性断裂。      

气压烧结Al2O3/TiCN复合材料的力学性能与显微结构

运用二步气压烧结工艺成功制备了Al2O3-30%(质量分数)TiCN复合材料.材料的相对密度达到99.5%,抗折强度为772MPa,硬度为19.6GPa,断裂韧性高达5.82MPa/m2.该材料的烧结过程为固相烧结,烧结过程中TiCN颗粒几乎没有长大,而Al2O3颗粒则长大为原来3倍左右.材料在冷却过程中由于Al2O3和TiCN的热力学性能的失配而引起的界面微应力增长到50MPa左右,不会在材料中导致晶界开裂,但却足以使晶粒发生位错,从而使材料的性能得以增强.     

Tape Casting of Al_2O_3-TiB_2/Al_2O_3-Nano-TiC Multilayer Composites

Ceramic tapes, containing Al2O3-25 wt pct TiB2(B) and Al2O3-25 wt pct nano-TiC (c), have been obtained by tape casting process. Numerous tapes (about 60～80 tapes) were prepared by stacking in turn the composition (B) and (C), laminating under 10 MPa pressure, eliminating the solvent and burning out the polymer additives. The final green bodies were hot pressed at 1750℃ and 30 MPa. The composite has a bending strength of 568 MPa and a fracture toughness of 5.8 M Pa·m1/2. SEM analysis exhibits that Al2O3 particle growth was inhibited by TiC particles in C. but TiB2 particles could not hinder Al2O3 growth in B. The curves of GTA indicates that all organic additives could be removed completely above 600℃