晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的抗热震性能

对Ａl2O3-SiCw和Ａl2O3-TiCp陶瓷基材料的抗热震笥能进行测试和分析,结果表明：Ａl2O3-SiCw和Ａl2O3-TiCp陶瓷在复合材料基体相比抗热震性能均有较大幅度的提高,其中,Al2O3-SiCw复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力与抗循环热震性能,材料增韧效果的差异是产生这一现象的主要原因。     

压痕-急冷技术表征Co 包覆Al2O3/TiC 复合材料的抗热震性能

采用压痕-急冷技术测试了Al2O3／TiC（AT）和Co包覆Al2O3／TiC（ATC）两种复合材料的抗热震性能．实验结果表明，ATC复合材料的抗裂纹扩展能力与抗循环热震性能都优于AT，ATC的临界温差△正比AT高25℃．诸抗热震参数R、R^I、R^IV和Rst的计算结果也表明，ATC的抗热震断裂能力和抗热震损伤能力均高于AT．少量Co的添加，虽然对ATC复合材料的热物理参数改变很小，甚至可以忽略，但却大幅度提高了复合材料的抗弯强度和断裂韧性，因而ATC具有较高的抗热震参数．ATC复合材料较好的抗热震性主要是其较高的抗弯强度及断裂韧性的贡献．     

氧化铝基陶瓷复合材料的阻力曲线行为及其抗热震性能

采用压痕-弯曲强度法获得了Al₂O₃-SiC_W和Al₂O₃-TiC_P陶瓷基复合材料的裂纹扩展阻力曲线(R-曲线),并测试了材料的抗热震性能,分析了材料的阻力曲线行为与其抗热震性能之间的内在联系。结果表明:材料的阻力曲线行为与抗热震性之间存在明显的相关性。热震引起材料强度的下降幅度与其阻力曲线的陡峭程度及上升幅度有关。阻力曲线越陡峭,上升幅度越大,抗热震性也越好。其中Al₂O₃-SiC_W复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力与抗热震性能。扫描电镜观察及理论分析显示:晶须的拔出与桥联补强增韧机制是产生这一现象的主要原因。     

等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层低温抗热震性能的研究

为研究等离子弧喷涂Al2O3陶瓷涂层的低温抗热震性能,对不同结构的涂层进行了600 ℃低温热震试验,并分析、探讨了涂层的热震失效机制.结果表明,Al2O3陶瓷涂层低温下热震失效是由层间裂纹或层内裂纹引起的.对于单一Al2O3涂层,涂层与基体的界面是最薄弱处,层间裂纹的萌生及扩展导致涂层自界面处脱落;对于有FeCrAl金属过渡层的涂层,层内粒子间的结合是最薄弱处,层内片层间裂纹的萌生、扩展导致涂层局部脱落.在陶瓷工作层与基体间增加金属过渡层可有效地缓和涂层界面处的热应力,阻碍裂纹的形成及扩展,从而提高涂层的抗热震性能.     

Fe3Al(p)/Al2O3陶瓷基复合材料的抗热震性能

采用热压烧结制备了Fe3Al(p)／Al2O3复合材料，通过分析R曲线与热应力强度因子K曲线的相关性，对Fe3Al(p)／Al2O3复合材料抗热震性能进行分析预测．结果表明，理论预测与采用淬冷强度法得到的实验结果吻合较好，Fe3Al的加入使复合材料的抗热震性能明显改善，△Tc由单相的200℃提高至复合材料的→400℃，复合材料较单相Al2O3高的断裂韧性、导热率、及低的弹性模量和，(p)是导致其抗热震性能提高的主要原因。     

SiC/BN层状陶瓷的抗热震性能研究

采用水中急冷法研究了SiC/BN层状陶瓷的抗热震性能,并同SiC块体陶瓷作比较.实验结果表明SiC/BN层状陶瓷的热震断裂临界温差ΔTc为300℃,略低于SiC块体陶瓷的抗热震断裂临界温差.当热震温差ΔT >ΔTc 时,SiC/BN层状陶瓷的热震剩余强度的下降趋势明显比块体陶瓷的下降趋势缓慢.这同热震断裂和热震损伤理论计算的热震参数R和R的结果相一致.这表明:与SiC块体陶瓷相比,SiC/BN层状陶瓷的热震裂纹形核阻力略有降低,但热震裂纹扩展阻力却大大提高.分析认为BN弱界面对裂纹的吸收和偏转是材料断裂能提高的主要原因,断裂能的提高有利于材料热震阻力的提高.     

可加工Al2O3/BN纳米复合材料的抗热震性能

通过原位化学包覆工艺制备的可加工Al2O3/BN纳米复合材料,其抗热震性能明显优于Al2O3基体材料.热震温差△Tc从195℃提高到约395℃,抗热震损伤性能也得到相应的改善.高的抗热震断裂性能源于材料的弹性模量的大幅下降和保持了较高的强度;而优良的抗热震损伤性能则是因为具有弱层间结合的BN易产生大量的微裂纹,屏蔽了热弹性应变能,从而使热震裂纹趋向于准静态扩张.     

基于第一抗热震因子的BN纳米管/Si_3N_4复合材料抗热震性能评价

利用Kingery抗热震断裂理论构建了BN纳米管(BNNTs)强韧化陶瓷复合材料的第一抗热震因子模型,通过真空热压烧结法制备了四组BNNTs含量分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的BNNTs/Si_3N_4复合材料,并采用水浴淬冷法和三点弯曲法测试了复合材料的抗热震性能(震后弯曲强度和临界热震断裂温差)。测试结果验证了在急剧加热和急剧冷却条件下第一抗热震因子模型的正确性。结果表明:添加BNNTs使BNNTs/Si_3N_4复合材料第一抗热震因子增大,抗热震性能提升。分布在晶界上的BNNTs起到裂纹钉扎、桥联和裂纹偏转作用,增加了裂纹扩展的阻力;纳米管孔隙的存在改变了裂纹扩展路径,提高了BNNTs/Si_3N_4的断裂韧度,从而有效提高了其抗热震断裂能力。     

初始粉末粒度对Al2O3-TiC复合材料的影响

结构陶瓷材料具有高硬度、高强度、良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温等优异性能,其作为工程材料近几年取得高速发展.Al2O3基复合材料是一种广泛应用的结构陶瓷材料,但其低断裂韧性、相对较差的热震性和抗蠕变性能限制了它的应用.为了改善其韧性,许多人研究其微观结构、缺陷形成和微裂纹的扩展,建立起有效的强化增韧方法和工艺.比如相变增韧、纤维强化增韧、弥散和多相增韧等,能够显著提高Al2O3基复合材料的强度和韧性.许多研究探讨了加入TiC对Al2O3基复合材料的微观结构和机械性能的影响.本文扼要报道初始粉末粒度对Al2O3-TiC复合材料影响的研究结果.     

AZ31B镁合金表面自蔓延反应火焰喷涂Al_2O_3基陶瓷层的组织结构及性能

为了提高火焰喷涂Al2O3基陶瓷涂层的致密度、结合强度和耐磨性,将铝热剂Al/CuO加入氧化铝钛粉(AT)陶瓷骨料中,采用自蔓延(SHS)反应火焰喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备了Al2O3基复相陶瓷层,并对涂层的组织结构、致密度、抗热震性、结合强度和耐磨性进行了测试,分析了铝热剂对陶瓷层性能的影响。结果表明:与普通火焰喷涂制备的AT陶瓷层相比,SHS反应火焰喷涂制备的Al2O3基陶瓷层内部有Cu2+1O,Cu3TiO5,Al等新相生成,具有良好的致密度、结合强度和显微硬度,其耐磨性较普通火焰喷涂AT层提高较多。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的低周疲劳行为

采用反应热压法以Al、B₂O₃、TiO₂粉和Al、B、TiO₂粉为原料制备了两种(Al₂O₃+TiB₂+Al₃Ti)/Al复合材料。后一种原料粉制备的复合材料从基体中析出了细小的Al₃Ti相。研究了应变控制原位生成复合材料的室温低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较小时(ε_</em>t≤0.3%),不含Al₃Ti析出相的材料表现为循环稳定;而在应变幅较大时(ε_</em>t≥0.4%), 则表现为第一周的循环硬化和随后的循环软化。在所采用的应变幅下,含Al₃Ti析出相的材料均表现为循环稳定。疲劳裂纹萌生部位为Al₃Ti相断裂、Al₃Ti相与基体的界面开裂和基体中微裂纹。疲劳裂纹穿过基体,绕过Al₂O₃、TiB₂质点扩展。两种复合材料的疲劳寿命均符合Coffin-Manson公式。      

压痕-淬冷技术表征氧化锆/铁铝复合材料的抗热震性能

采用压痕-淬冷技术研究了单相 ZrO₂(3Y)及ZrO₂(3Y)/Fe₃Al复合材料的抗热震性能。研究表明: 单相ZrO₂(3Y)及ZrO₂(3Y)/Fe₃Al复合材料的压痕裂纹在热震作用下具有相似的扩展模式: 当△T<△T_U时, 裂纹扩展量较低, 且进行稳态扩展; 当△T>△T_</em>U时, 裂纹发生失稳扩展。 复合材料的△T_U明显高于单相ZrO₂(3Y)。ZrO₂(3Y)/Fe₃Al复合材料较高的断裂韧性和导热率、 较低的弹性模量和泊松比是导致△T_U升高的主要原因。      

电沉积Co-Ni-Al2O3复合镀层微观结构及高温性能

在氨基磺酸盐电解液中,利用复合电沉积技术制备得到了Co-Ni合金基中弥散分布Al₂O₃颗粒的金属基复合镀层。通过SEM,AFM以及XRD等分析测试方法,研究了Co-Ni-Al₂O₃复合镀层的表面形貌和微观晶体结构。结果发现:Co-Ni-Al₂O₃的表面形貌和微观晶体结构主要受镀层中钴含量的影响。高钴含量复合镀层具有Hcp结构,其表面形貌比具有Fcc结构的低钴含量镀层的表面更加均匀细致。Al₂O₃颗粒在Co-Ni合金中的共沉积,没有改变合金固溶体的相组成,但却改变了各晶面的优势生长。通过研究复合镀层的硬度、高温耐磨性、高温抗氧化性、热膨胀系数和热导率表明:Co-Ni-Al₂O₃具有较好的高温耐磨性和高温抗氧化能力,并且高钴含量的复合镀层相对于低钴镀层具有较低的热膨胀系数和较高的热导率。      

Al2(SO4)3反应在制备铝基复合材料中的应用

对传统搅拌铸造法制备铝基复合材料的颗粒加入方式进行改进,采用直接加入Ａｌ２（ＳＯ４）３,由其反应分解产生Ａｌ２Ｏ３原位合成铝基复合材料;由Ａｌ２（ＳＯ４）３分解的ＳＯ３可以对熔体进行精炼、除气;结果表明,Ａｌ２Ｏ３颗粒和基体结合良好,没有发现气孔团聚、集聚、偏析,克服了传统搅拌铸造所带来的铸造缺陷。     

Al_2O_3-ZrO_2-SiCw陶瓷复合材料的断裂特点和韧化机理

本文通过 XRD,SEM,TEM 以及三点弯曲试验技术研究了 Al_2O_3-25 v.-%ZrO_2(2mol%Y_2O_3)-25v.-% SiCw(AZS)三元陶瓷复合材料的断裂特点和韧化机理。结果表明,该材料的载荷-位移曲线因晶须的反复阻止作用呈锯齿状,ZrO_2与 SiC 晶须同时起增韧作用,材料的良好韧性是 ZrO_2的相变增韧、微裂纹增韧和裂纹偏转与分枝增韧以及 SiC 晶须的裂纹桥接与拔出效应共同作用的结果,但其综合效果不是简单叠加。本文还建立了 ZrO_2-SiC_W 的复合韧化模型,并进行了讨论。     

Mechanical Properties and Damage Tolerance of Bulk Yb3Al5O12 Ceramic

Yb₃Al₅O₁₂ has potential applications as thermal barrier coatings（TBCs） because it shows low thermal conductivity and close thermal expansion coefficient to nickel-based superalloys.As a prospective TBC material,besides superior thermal properties,the mechanical properties are also important.In this paper,we present the mechanical properties of Yb₃Al₅O₁₂ including elastic moduli,hardness,strength,and fracture toughness.The Young’s modulus of Yb₃Al₅O₁₂ is 282 GPa.The shear-modulus-to-bulkmodulus ratio of Yb₃Al₅O₁₂ is 0.63,which indicates relatively low shear deformation resistance.In addition,Yb₃Al₅O₁₂ exhibits high strength and fracture toughness but low hardness compared to yttria stabilized zirconia（YSZ）,the most successful TBC material.SEM observation reveals that the fracture surface of Yb₃Al₅O₁₂ displays "layered structure feature",which is caused by crack deflection.Investigation based on Hertzian contact test demonstrates that Yb₃Al₅O₁₂ is a damage-tolerant ceramic.Crack deflection and bridging can arouse shear faults,dissipate the local damage energy,and restrict the crack propagation within the material,which play an important role in enhancing the damage tolerance.The superior mechanical properties and good damage tolerance ensure Yb₃Al₅O₁₂ a promising candidate for TBC applications.     

铝合金熔体氧化制备Al2O3 / SiC/ Ni/ Al-Si多相模糊界面陶瓷基复合材料

针对Al₂O₃ / Al 复合材料中金属相Al 对其高温性能的不利影响, 本试验在高温下将铝合金熔体氧化渗透到注浆成型的SiC/ Ni 多孔预制体中, 制备了Al₂O₃ / SiC/ Ni/ Al-Si 多相陶瓷基复合材料。借助光学显微镜、电子显微镜(SEM) 、X 射线衍射仪(XRD) 、波谱仪( EDS) 等手段分析了预制体和复合材料的相组成、微观结构及界面特征。结果表明, 复合材料的主晶相为Al₂O₃ 与SiC , 相间存在Al (Si) 复合氧化物、NiAl₂O₄ 及Ni 与Al-Si 合金相, 各相界面处成分呈连续过渡变化趋势, 构筑了具有模糊界面特征的多相复合材料。      

Effect of NiCrAlY platelets inclusion on the mechanical and thermal shock properties of glass matrix composites

NiCrAlY platelets modified glass matrix composites were prepared. Their microstructures were characterized, their Young's modulus, fracture strength in bending, Vickers hardness, and indentation toughness were measured, and their thermal shock resistance was studied using quenching-strength and indentation-quench methods. With increasing NiCrAlY content, evident enhancements of the Young's modulus and indentation toughness were obtained. The NiCrAlY alloy inclusion could exert significant influences on the retained bending strength of the samples after quench tests, from 9.6 MPa for NiCrAlY-free glass to 32.0 MPa for 30 wt.% NiCrAlY-containing composites. The indentation-quench tests showed that NiCrAlY alloy inclusion elevated the critical quenching temperatures for propagation of pre-crack, from 150 °C for NiCrAlY-free glass to 225 °C for 30 wt.% NiCrAlY-containing composites. Inclusion debonding and intersection, crack deflection and bridging were observed, and are likely the micromechanisms accounted for the improvement of fracture resistance.     

脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2 O3复合镀层性能的研究

高性能复合镀层具有优良的耐磨、耐蚀性能,能满足工业生产对材料性能的要求.研究了脉冲电沉积RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层的成分、形貌及性能.结果表明:脉冲电流及Al2O3固体颗粒能明显提高RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层中W和B的含量;与直流电沉积相比,脉冲电沉积RE-Ni-W-B复合镀层的表面裂纹已明显减小,但裂纹仍存在,当Al2O3耐磨颗粒及PTFE减摩微粒嵌入RE-Ni-W-B复合镀层中以后,在SEM 400倍下观察,RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3镀层已不存在裂纹, 而且镀液中Al2O3颗粒含量越多,晶粒就越细;此外,研究表明,镀液中Al2O3颗粒含量增加, RE-Ni-W-B-PTFE-Al2O3复合镀层镀态硬度增加,磨损率降低.