Al2O3基复合陶瓷的研究进展

介绍了Al2O3基复合陶瓷材料的研究进展状况,对目前已经研究的体系、制备工艺、力学性能及其增韧机理等做了一个简要的综述.     

原位合成TiB2/Al2O3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个μm,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10~40μm左右),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

微波烧结Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的研究

以分析纯Al(NO3)3.9H2O·NH3.H2O和50 nm的SiC粉体为原料,采用溶胶-凝胶法制备干凝胶,经热处理合成Al2O3/SiC纳米复合粉体。利用微波烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并与常规烧结比较,分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能影响。结果表明,与常规烧结相比,微波烧结可以提高Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的强度和韧性,改善材料的显微结构,促进致密化和晶粒生长。     

SHS—快速加压合成TiC,Al2O3／Al复合材料的工艺研究

利用SHS反应－快速加压的方法制备了Al2O3,TiC/Al复合材料,研究了在不同Al,Al2O3加入条件下燃烧反应的特征及制备的Al2O3,TiC/Al复合材料的相,组织特征,发现一定过量Al的存在对材料的致密化作用明显,在过量w(Al)为10％时,获得的材料相对密度达到97．5％,抗弯强度提高约20％。     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

纯铜表面反应热喷涂法制备Al2O3基复合陶瓷涂层

采用热喷涂技术,以Al-CuO为主反应体系,在纯铜表面制备Al2O3基复合陶瓷涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了复合陶瓷涂层的组成及组织形貌.结果表明,在涂层间及涂层内部有Nicu及AlxCuy化合物生成,其有助于增强涂层的结合性能,实现了复合陶瓷涂层与过渡层为机械、微区冶金和化学结合并存的结合方式.当喷距为150mm时,陶瓷涂层表面粒子融化率较高,粒子成扁平片状,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好液相环境的作用.     

Al2O3/BaZrO3双陶瓷界面微观组织演化及机理

以Al₂O₃为背层(硅溶胶为粘结剂), 电熔BaZrO₃作为面层材料(钇溶胶为粘结剂), 1550℃烧结后制成50 mm×25 mm×5 mm的Al₂O₃/BaZrO₃双陶瓷试样。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和EDS等手段观察了BaZrO₃层和Al₂O₃/BaZrO₃界面的显微结构, 研究了BaZrO₃与Al₂O₃的界面反应。结果表明, 面层由BaZrO₃基体和分布其上的大小10 μm左右的Y稳定的ZrO₂晶粒组成; Al₂O₃/BaZrO₃界面发生反应形成厚约300 μm的过渡层, 界面反应生成物有BaOAl₂O₃、ZrO₂和BaO·Al₂O₃·2SiO₂。界面从单纯的BaZrO₃/Al₂O₃双陶瓷结构演变为BaZrO₃、ZrO₂、BaO·Al₂O₃、BaO·Al₂O₃·2SiO₂和Al₂O₃等多种物相组成的复杂结构。反应过程中Al元素基本不迁移扩散, BaZrO₃中Ba元素向Al₂O₃所在的位置扩散形成BaO·Al₂O₃, 残留物形成一层条状ZrO₂, 而BaO·Al₂O₃·2SiO₂围绕着EC95(Al₂O₃+5%SiO₂)粉体颗粒周围生成。     

溶液浸渍法制备Al2O3陶瓷布的研究

以棉布和粘胶纤维布作为前驱体布,采用溶液浸渍法制备了Al2O3陶瓷布。采用扫描电子显微镜、X射线衍射研究了不同工艺对Al2O3陶瓷布显微结构和成分的影响。结果表明:采用棉布及粘胶纤维布均能制得Al2O3陶瓷布,其纤维纹理与前驱体布织物结构保持一致;随着烧结温度升高,显微组织越愈加致密,纤维断裂程度减小,烧结应在900～1000℃进行。     

Al/Al2O3陶瓷接合基板的制备及性能研究

在675～825°C、氮气气氛下,使用石墨模具压铸的方法制备出Al/Al2O3电子陶瓷基板,利用力学拉伸试验机测试了Al和Al2O3的结合强度,界面抗拉强度＞15.94MPa,使用金相显微镜、SEM等微观分析仪器研究了其界面的微观结构.     

ZnO—MgO—Al2O3陶瓷性能研究

ＺｎＯ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３陶瓷是一种复合烧结体，其主晶相为ＺｎＯ与ＺｎＡｌ２Ｏ４，且均以晶粒存在。ＭｇＯ能调节电阻温度系数，使之由负变为正。Ａｌ２Ｏ３能调节电阻率。慢的降温速度能提高线性及耐浪涌能量，降低电阻温度系数。     

定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料研究现状

回顾了国内外在定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料方面的研究成果,详细讨论了合金成分、外敷剂、温度和气氛以及预形体对其反应机理和显微结构的影响,指出了今后定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷材料的研究重点和发展方向.     

Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷的显微结构特征与强韧化的关系

利用自带能谱的扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)仪,对Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷的显微结构特征及断口形貌进行深入分析研究.研究结果表明:表面压应力的作用细化了晶粒,提高了可相变四方相的含量,增加了相变增韧的效果;沿界面两端表现出2种不同的断裂机制:界面以外靠近表面部分,其断裂主要是穿晶断裂;在基体层的断裂则表现为沿晶和穿晶混合型断裂方式.该断裂行为与ZrO2层状陶瓷的相变增韧机制密切相关.     

原位Al2O3/Al-Cu复合材料的制备与组织研究

采用原位反应近液相线铸造方法制备含有3.6%(质量分数)原位Al2O3颗粒的Al-6.8Cu基复合材料,在基体合金的固液两相区选择580,590,600℃和610℃进行二次加热保温实验,淬火固定其半固态组织。通过光学显微镜及透射电镜观察合金的组织结构,研究Al2O3原位颗粒对材料组织的影响。结果表明:原位Al2O3颗粒对Al-6.8Cu合金的铸态组织具有一定的细化作用,但没有明显的球化作用。在半固态二次加热过程中原位Al2O3颗粒对晶粒长大行为具有抑制作用和球化作用,与基体合金相比,在相同的二次加热条件下晶粒尺寸减小20~40μm。     

Al2O3—TiC—Co新型复合材料的力学性能及断裂行为

对于钴包覆陶瓷粉末热压烧结的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ新型复合材料力学性能和断裂行为进行了研究。结果表明，Ｃｏ在基体中以金属相存在，分布于晶界的金属钴的存在能有效地改善Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ材料的力学性能，影响其断裂行为。     

Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC- (6％wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层.通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素.结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C 等物相的存在对提高界面结合力也有帮助.     

SHS/PHIP制备TiC-Al2O3/Fe复合材料的性能

对 SHS/ PHIP技术制备出的 Ti C- Al2 O3/ Fe复合材料的性能进行了测试和分析。结果表明 ,Ti C- Al2 O3/Fe复合材料具有良好的综合力学性能。材料具有很高的比刚度。金属 Fe相的加入 ,较大地提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。 Ti C- Al2 O3复相陶瓷为典型的脆性断裂 ;随着 Fe含量的增加 ,材料具有明显韧性断裂的特征     

TiC与TiC-WC的添加对FeAl/Al2O3复合材料力学性能的影响

在FeAl/Al2O3复合材料基体中分别加入TiC或TiC-WC固溶体可显著提高其抗弯强度。当添加20％TiC和20％TiC-WC固溶体时，复合材料的抗弯强度分别达到1028．46MPa和1328．72MPa，但其断裂韧性分别降低约40％和30％。当TiC-WC固溶体加入量为5％时，可同时提高复合材料的抗弯强度和断裂韧性。     

激光引燃自蔓延合成TiC／Al基复合材料研究

采用激光引燃自蔓延高温合成法,通过改变激光功率和成分配比制备了TiC陶瓷颗粒增强的Al基复合材料。利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对自蔓延合成产物的相组成和显微组织进行研究。结果表明,通过激光引燃自蔓延法可以合成高纯度的TiC／Al基复合材料。随着激光功率升高,引燃时间缩短,合成的复合材料中TiC颗粒的尺寸和孔隙率增大;激光参数不变时,随着Al含量的增多合成TiC颗粒尺寸逐渐变小,形貌由球状转变为多角状。     

纳米Al/Al2O3复合材料中Al2O3膜的碎化对性能的影响

观察了在不同温度下退火的Al/Al2O3复合材料的微观组织，结果表明，当退火温度达570℃时包裹着Al核的非晶Al2O3壳开始破碎。研究了非晶Al2O3膜的破碎机理并在此基础上讨论了材料微观结构与力学性能和内耗的关系，发现氧化膜的状态对材料的力学性能和内耗特征具有决定性的影响。