Er掺杂强韧化Al_2O_3/TiAl复合材料

以Ti、Al、TiO2为起始原料,以Er2O3为掺杂剂,原位热压合成了Er掺杂Al2O3/TiAl复合材料。通过XRD、SEM分析及力学性能测试,研究了不同Er2O3引入量对合成Al2O3/TiAl复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:复合材料主要由TiAl、Ti3 Al、Al2 O3相和少量Al10 Er6 O24相组成,含Er相主要分布在基体相晶界处;掺杂0.01 mol Er2 O3制得的复合材料,经1250℃保温2 h真空热压烧结后表观断裂韧性达到最大值(10.41 MPa.m1/2),经1300℃保温2 h真空热压烧结后弯曲强度达到最大值(456.06 MPa);当Er2O3掺杂量增加到0.02 mol时,复合材料的弯曲强度和表观断裂韧性均呈减小趋势。微观结构分析表明,掺杂0.01 mol Er2O3的复合材料断口毛糙,颗粒尺寸变小,增强相分布较均匀,表明适量的Er2O3掺杂可细化复合材料晶粒尺寸,提高增强颗粒分布均匀度,起到增强增韧的效果。     

真空热压烧结Al2O3/Cu-Cr复合材料的组织与性能

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同Cu2O加入量(4%、5%、6%)的Al2O3/Cu-Cr复合材料.分析研究了其微观组织与性能,并研究了冷变形对材料性能的影响.结果表明,在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒,其粒径为5~20 nm,颗粒间距为20～150 nm;Al2O3/Cu-Cr复合材料经80%变形后,其硬度和抗拉强度明显提高,而电导率则随变形量的增大先升高后降低;随着Cu2O加入量的增加,材料的抗软化性能逐渐提高;当Cu2O加入量为5%时,真空热压烧结(950 ℃,2 h,22 MPa)后全部完成内氧化,且变形后综合性能最优,此时Cu2O含量为最佳的添加量.     

Al-ZrOCl2-B2O3体系反应合成复合材料研究

开发了AlZrOCl2B2O3原位反应新体系,采用熔体反应法以AlZrOCl2B2O3粉剂为反应物成功制备了(ZrB2 ZrAl Al2O3)p/Al复合材料。扫描电镜(SEM)分析表明,该体系生成的复合材料的颗粒细小(≤2μm),且弥散分布于基体中;反应生成的颗粒体积分数随起始反应温度的提高和反应时间的延长而增大,但当温度升至900℃时,颗粒有聚集长大的趋势。通过水淬试样分析,该体系反应的动力学机制为反应破裂扩散机制。     

球磨工艺对原位合成Al2O3/TiAl复合材料性能的影响

采用不同的球磨时间和球料比,实现了Ti、Al、TiO2和Nb2O5粉末的机械合金化,并以其为原料采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Al2O/TiAl复合材料.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对球磨后粉末的形貌、大小、相组成以及其烧结后复合材料的组织进行了观察分析.结果 表明:球磨时间和球料比对粉体的形貌、尺寸和均匀度均存在影响,但延长球磨时间有利于粉体的机械合金化,而球料比对合金化程度影响较小.将球料比5∶1,球磨6h后的粉体在1000℃、40 MPa真空环境下烧结10 min,制备了Al2O3/TiAl复合材料,其显微组织主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al3Nb,以及分布在基体晶界处的Al2O3组成,压缩强度为1476 MPa,硬度为490 HV.     

热压烧结Ti/Al2O3复合材料物相分析及力学性能

采用热压烧结法制备Ti/Al2O3复合材料,研究不同Nb掺量对复合材料的物相及力学性能的影响。结果表明:Nb可以与Al2O3解离出的Al结合成为AlNb2或AlNb3,抑制Al向Ti中的扩散,改善了材料的界面反应,提高材料力学性能;随Nb含量的增加,复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度均呈先增大再减小的趋势,在Nb含量为1.5%(体积分数,下同)时,相对密度、断裂韧性、显微硬度均达到最大值,分别为98.97%、5.18MPa·m1/2和16.56GPa,抗弯强度在Nb的掺入量为2%时达到最大值307.17MPa。     

反应合成Ti3Al/TiC＋Al2O3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料.通过对粉料的X射线衍射分析、热分析（DSC）和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相.通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态.     

原位反应合成TiN／Al2O3复合材料

以Al和TiO2为初始原料，经高能球磨及热压烧结工艺，原位合成了TiN／Al2O3复合材料。利用DTA，XRD及SEM等方法结合热力学计算，研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明：在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气，在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相，当温度升高到一定程度时分解形成TiN，这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下，可得到性能优异的TiN/Al2O3复合材料，该材料的抗弯强度为850MPa，断裂韧性为5．7MPa·m^1/2。     

原位反应法制备A12O3/Al基复合材料的研究

利用原位反应制备了(Al2O3)p／Al复合材料，生成A1203颗粒分散度大．无聚集或偏聚现象，分布均匀。通过对反应所得材料的显微组织分析，(Al203)p与基体结台良好．界面无其他新相产生。试验证明：利用原位反应制备(Al203)p／Al复合材料．抗拉强度提高了25．6％，而伸长率仅下降了9％，在试验中加入Al2(SO4)3熔剂不仅细化Al2O3陶瓷颗粒，而且还起到辅助精炼和分散陶瓷相作用。     

Al-Zr-O体系反应合成原位复合材料的微结构与磨损特性

运用A359-Zr(CO3)2体系熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料,研究了增强颗粒的含量对(Al3Zr Al2o3)p/A359复合材料干滑动磨损性能的影响.结果表明:Zr(CO3)2与A359熔体反应生成了Al2O3和Al3Zr颗粒;复合材料的磨损量随载荷的增大和时间的延长均远小于基体的,同一条件下复合材料的磨损量随Al3Zr和Al2O3颗粒含量的增加而减少,当载荷为98 N时,12%(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料(体积分数)的耐磨性比基体的提高了2.5倍.磨损表面及亚表面的SEM分析表明,基体A359磨损表面存在撕裂纹并与亚表面连接,表现为粘着磨损和剥层磨损;(Al3Zr Al2O3)p/A359复合材料的磨损表面及亚表面平整光滑,主要表现为磨粒磨损.     

Fe3Al纳米粒子增强Al2O3陶瓷的制备及性能

用热压烧结法制备了纳米Fe3 Al粒子增强Al2 O3 基复合材料。研究了 14 5 0～ 16 0 0℃不同烧结温度下纳米Fe3 Al的加入量与材料的致密度、力学性能及显微结构的关系。结果表明 :纳米Fe3 Al的加入可使Al2 O3 晶粒的生长受到抑制 ,使复合材料的烧结温度提高。Fe3 Al/Al2 O3 纳米复合材料有良好的力学性能 ,其抗弯强度最高可达832MPa ,断裂韧性最高可达 7.96MPa·m1/ 2 。     

原位生成制备Al2O3增强铝基复合材料

研究了综合搅拌铸造法和原位反应制备ＡＩ２Ｏ３增强铝基复合材料,向熔体中直接加入制备高纯ＡＩ２Ｏ３的原料ＡＩ２（ＳＯ４）３粉体,由反应分解的ＳＯ３可以对熔体进行精炼、除气。结果表明：ＡＩ２Ｏ３颗凿和基体结合良好,没发现气孔、团聚、集聚、偏析,克服了传统搅拌铸造所带来的铸造缺陷;ＡＩ２Ｏ３弥散增强铝基复合材料具有良好的冲击韧性和耐磨损性能;分解的ＳＯ３对熔体进行精炼、除气;被认为是颗 增强铝基得合材料     

Si复合Al_2O_3-SiC材料高温氧化行为研究

通过在不同条件下的氧化试验,结合SEM,研究了金属Si复合Al2O3-SiC材料的高温氧化行为。结果表明,金属Si优先SiC氧化有利于生成玻璃状薄膜,形成结构致密的保护层,保护了碳化硅不被氧化,同时使得内部金属Si保存下来;Si复合Al2O3-SiC材料的1350℃氧化过程包括前期化学反应控制和后期扩散控制两个阶段,扩散控制阶段反应符合Ginsterlinger扩散动力学关系。同Al2O3-SiC材料相比,Si复合Al2O3-SiC材料的氧化更早进入扩散控制反应阶段。     

烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷组织性能的影响

将透辉石和AlTiB中间合金添加到Al_2O_3基体中,采用无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料,建立了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度影响的预测模型,研究了无压烧结温度和保温时间对透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料力学性能和微观结构的影响.结果表明,所建立的模型较好的预测了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度的影响趋势,Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷最佳烧结工艺为烧结温度1520℃和保温时间180min;烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷材料气孔率、晶粒间结合强度、粒径大小和断裂机制等因素产生较大的影响,并由此影响材料的相对密度和力学性能.     

Al_2O_3的能带结构和光学函数的关系

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理CASTEP计算程序,研究Al_2O_3的能带结构和光学函数.结果表明,α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3的能带结构形状相似,γ-Al_2O_3的高对称性使得费米面向高能级方向移动,进入导带;对于较常见的几种波长激光,α-Al_2O_3的介电函数虚部均为0,实部随着激光波长增大而减小;γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部随着激光波长增大而增大.γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部和反射率均高于α-Al_2O_3,在激光波长为10.6 ìm时反射率最高,达到40.1%,为α-Al_2O_3的7倍.     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

添加纳米Al2O3对Al2O3陶瓷增韧和增强的影响

添加尺寸为３７ｎｍ的Ａｌ２Ｏ３不仅可以显著地提高通用Ａｌ２Ｏ３陶瓷的烧结性能，降低烧结体的晶粒度，而且可以提高烧结体的断裂韧性和抗弯强度，添加量为２０％时，能产生最佳增韧和增强作用。     

电渣重熔用CaF_2＋Al_2O_3和CaF_2＋Al_2O_3＋CaO系熔渣传氧的研究

利用ＺｒＯ_２固体电解质氧浓差电池测定了电渣重熔用ＣａＦ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３和ＣａＦ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＣａＯ系熔渣的氧渗透率，考察了熔渣成分及温度对熔渣传氧性能的影响．在１６７３—１８７３Ｋ和０．１ＭＰａ的氧气氛下，侧得这两个渣系熔渣的氧渗透率分别为１×１０－（２０）—６×１０－（１９）和１×１０￣（２１）—５×１０￣（１８）ｍｏｌＯ_２·ｃｍ￣（－１）·ｓ￣（－１）；随ＭｎＯ_２，Ｆｅ_２Ｏ_３，Ｃｒ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２，ＣａＦ_２含量和碱度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）的增高，熔渣的氧渗透率增大，ＭｎＯ_２和Ｆｅ_２Ｏ_３的影响尤为显著；随温度的升高，熔渣的氧渗透率增大，且可按速率过程来处理ＣａＦ２基多元复杂熔渣的传氧过程。     

纳米SiC对Al_2O_3-SiC-C质浇注料性能的影响

以ω(Al_2O_3)＞99.1%的电熔致密刚玉,粒度＜0.074 mm、ω(SiC)＞97%的碳化硅等为主要原料,SiO_2微粉、沥青和Alphabond为添加物,研究了纳米SiC加入量(质量分数,下同)分别为0, 0.5%, 1%, 1.5%和2%时对Alpha-bond结合的Al_2O_3-SiC-C质浇注料的流动值、常规物理性能、高温抗折强度和抗渣性的影响.采用XRD衍射仪和SEM对实验后的试样进行了物相和显微结构分析.结果表明:采用细粉预混法引入纳米SiC,使Al_2O_3-SiC-C质浇注料更为致密;在保持浇注料流动性相当的条件下,纳米SiC加入量增加到2%,浇注料加水量从3.83%增加到4.67%,增幅为22%,说明纳米SiC的引入对浇注料的流动性影响较大;纳米SiC的加入,对浇注料的常温抗折强度和耐压强度影响不大,高温抗折强度在纳米SiC加入量为0.5%时最高,提高幅度为4%;物相分析表明,添加1.0%纳米SiC后的试样中生成的莫来石比不加纳米SiC试样中生成的少,刚玉的量跟不加纳米SiC试样中的相当,SiC的量比不加纳米SiC试样中剩余的多;静态坩埚抗渣实验表明,含纳米SiC的浇注料,在加入1.0%纳米Al_2O_3时,抗渣渗透性得到显著改善,而抗渣侵蚀性变化不明显.     

铝熔体中添加NH4Al(SO4)2制备Al/Al2O3复合材料

向铝熔体中添加脱水的硫酸铝铵,于900℃下发生分解反应,反应分解的Al2O3原位生成颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形的、不团聚的增强体颗粒。与基材相比,Al/Al2O3复合材料的耐磨损性能明显提高,耐磨性是基材的4倍,且由硫酸铝铵原位生成的复合材料耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料。拉伸实验结果显示,复合材料的抗拉强度没有明显变化,且塑性有所降低。     

HOT CORROSION PERFORMANCE OF AMORPHOUS Al_2O_3 COATING

The amorphous Al_2O_3 coatings were prepared on superalloy GH30 by dc reactive sputtering. Hot corrosion behaviors of the coated and uncoated specimens were studied in 75％Na_2SO_4 25％K_2SO_4 melt at I 123 K by either immersing the samples half in sulphate or applying sulphate deposit. The Al_2O_3 coatings reduced the hot corrosion rates by about one magnitude, and the internal sulphidation was not observed in the Al_2O_3 coated specimens.