HK 合金与Al2O3陶瓷界面现象的研究

本文采用座滴法研究了HK 合金与Al₂O₃陶瓷的润湿性及界面间相互作用, 并且采用界面剪切法研究了α-Al₂O₃/HK 合金的界面结合强度, 重点考察了温度与保温时间对α-Al₂O₃/HK合金的润湿行为、界面反应和界面结合强度的影响。      

Mg对原位自生TiB2/Al-4.5Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

采用Al-K₂TiF₆-KBF₄混合盐原位自生反应法,制备了不同Mg质量分数的3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料。采用SEM、TEM、HM硬度测试和室温拉伸等方法研究了Mg含量和多级热处理对3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织观察发现:Mg质量分数为3wt%时,经过多级热处理后,TiB₂颗粒的团聚现象明显改善,反应生成的TiB₂颗粒平均尺寸约为130 nm,基体内伴随有大量弥散分布的纳米级颗粒,且α-Al的晶粒尺寸也明显减小。力学测试结果表明:多级热处理后,3wt% TiB₂/Al-4.5Cu复合材料的硬度和抗拉强度随Mg含量的增加而提高,但过量的Mg (≥4wt%)会造成TiB₂颗粒细化效果下降。分析表明:Mg的加入能够降低TiB₂/α-Al界面能,减少脆性相Al₃Ti、Al₂B的生成,并通过反应生成的MgAl₂O₄使界面结构变成TiB₂/MgAl₂O₄/α-Al,从而有效抑制了TiB₂的团聚,改善了TiB₂颗粒与Al液界面的润湿性,提高了形核率,进一步细化了α-Al晶粒尺寸。      

Al2O3掺杂BaTi0.85Sn0.15O3陶瓷的制备及性能表征

通过传统固相二次烧结法来制备x wt% Al₂O₃（x=0、1.0、1.5）/BaTi_0.85Sn_0.15O₃（BTS）陶瓷。研究了掺杂不同含量Al₂O₃对BTS陶瓷的微观结构、介电性能及挠曲电性能的影响。结果表明,掺杂Al₂O₃的BTS陶瓷不改变陶瓷的晶体结构,仍为标准钙钛矿结构晶型;Al₂O₃的掺入能够有效降低晶粒尺寸,具有明显的细晶作用。随着Al₂O₃含量的增大,Al₂O₃/BTS陶瓷的介电常数减小,介电损耗得到明显改善,居里峰逐渐宽化且向温度高的方向偏移。Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数随着Al₂O₃含量的增加和测试环境温度的升高均减小。此外,Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数和介电常数之间存在一种近线性关系,但当温度非常接近于居里温度时,这种线性关系减弱。     

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。     

Al2O3纤维对SiO2基陶瓷型芯的烧缩阻滞

向SiO₂基体粉料中添加Al₂O₃纤维,采用热压注法制备Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯。分析Al₂O₃纤维含量对陶瓷型芯性能的影响。研究结果表明：Al₂O₃纤维含量对Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯的线收缩率、体积密度和抗弯强度均有较大的影响。当Al₂O₃纤维含量大于1wt%时,Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯的线收缩率大幅度降低,稳定在0.335%左右,体积密度随之降低,稳定在1.790 g · cm^-3左右;当Al₂O₃纤维含量为1wt%时,陶瓷型芯抗弯强度达最大值20.48 MPa。分析了Al₂O₃纤维对Al₂O₃/SiO₂陶瓷型芯烧结收缩的阻滞作用机制。     

三维网络结构Al2O3陶瓷/高铬铸铁复合材料干摩擦磨损性能

采用往复式滑动摩擦磨损（SRV）试验机研究了高铬铸铁及三维网络结构Al₂O₃陶瓷增强高铬铸铁复合材料的干摩擦磨损性能,测量了高铬铸铁和Al₂O₃陶瓷/高铬铸铁复合材料在不同摩擦频率及载荷下的摩擦系数和磨损率;用扫描电镜观察磨损表面形貌,并分析了三维网络Al₂O₃陶瓷对复合材料磨损机制的影响。结果表明：陶瓷Al₂O₃与高铬铸铁基体之间具有良好的界面结合,复合材料的摩擦系数随摩擦频率和载荷的变化保持稳定,耐磨性远优于高铬铸铁,而且随着摩擦频率和载荷的增加,Al₂O₃陶瓷/高铬铸铁复合材料的抗磨损性能明显提高,这是由于复合材料中Al₂O₃与高铬铸铁相之间三维空间结构和良好的界面结合有利于摩擦载荷的传递;三维Al₂O₃陶瓷骨架在磨损表面形成硬的网络突体并起承载作用,能有效保护金属基体;磨损机制为氧化磨损及磨粒磨损共同作用。     

稀土Y元素掺杂对PrBaCo2O5+δ陶瓷热电性能影响

利用传统陶瓷烧结工艺制备出不同浓度稀土Y元素掺杂PrBaCo₂O_5+δ氧化物热电陶瓷,采用XRD和热电材料性能测试系统等设备研究了稀土Y元素掺杂对PrBaCo₂O₅氧化物热电陶瓷晶体结构、热电性能的影响。测试结果表明：Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ热电陶瓷均为双层钙钛矿结构,没有形成新的杂相;在测试温度范围内,Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ(x=0,0.25,0.5,0.75)热电陶瓷的Seebeck系数均为正值,表明该材料导电载流子为以空穴,为p型半导体;稀土Y元素掺杂可以明显提高Pr_1-xY_xBaCo₂O_5+δ热电陶瓷的电导率,与电导率相反,稀土元素Y掺杂的导致Pr_1-xY_xBaCo     

原位自生纳米Al2O3/Al-Zn-Cu复合材料的力学性能

将纳米ZnO粉末和Al粉球磨后冷压成Al-ZnO预制块,然后将其加到Al-Zn-Cu熔体中进行Al-ZnO原位反应,制备出纳米Al₂O₃颗粒增强Al-Zn-Cu基复合材料。能谱面扫描分析和透射电镜观察结果表明,复合材料由纳米Al₂O₃颗粒和Al₂Cu析出相两种颗粒/析出相组成。纳米Al₂O₃颗粒通过异质形核和晶界钉扎,细化了Al-Zn-Cu合金晶粒组织和Al₂Cu析出相。原位纳米Al₂O₃颗粒的生成提高了基体合金的拉伸性能,轧制+热处理使Al₂O₃/Al-Zn-Cu复合材料的拉伸强度比相同处理的基体合金提高约100%,总伸长率提高约98%。     

多孔Al2O3f/Al2O3复合材料研究进展

作为20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,连续氧化铝纤维增韧氧化铝(Al₂O_3f/Al₂O₃)复合材料已经发展为与C_f/SiC、SiC_f/SiC等非氧化物复合材料并列的陶瓷基复合材料。以多孔基体实现基体裂纹偏转成为Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料主要的增韧设计方法,形成的多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料具有优异的抗氧化性能和高温力学性能,可在高温富氧、富含水汽的中等载荷工况中长时服役,是未来重要的热结构材料。经过近30年的发展,多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料已被应用于航空发动机、燃气轮机等热端部件。本文综述了多孔Al₂O_3f...     

多层陶瓷结构Al2O3-Fe2O3/3Y-TZP梯度复合陶瓷的制备及性能

为更好地实现口腔修复体的美学修复效果,采用掺杂不同含量Fe₂O₃（0.01wt%~0.09wt%）和Al₂O₃（0.1wt%）的3 mol% Y₂O₃稳定的ZrO₂（3Y-TZP）粉体为原料,经过铺粉、压制、烧结等工艺制得色度渐变的多层陶瓷结构Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷。对该梯度复合陶瓷的色度分布、烧结性能和力学性能进行检测,同时研究了Fe₂O₃和Al₂O₃的掺杂对3Y-TZP陶瓷组织和性能的影响。结果表明,制得的Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷色度由红黄向白色沿成分变化方向呈梯度变化,与天然牙齿色度分布规律一致;力学性能呈梯度变化并从无色端到有色端逐渐降低,但仍满足牙科使用需求（≥ 800 MPa）;在无色瓷层中掺杂微量Al₂O₃（0.1wt%）可以改善Al₂O₃-Fe₂O₃/3Y-TZP梯度复合陶瓷的烧结性能,避免在预烧结过程中发生开裂。微量Fe₂O₃和Al₂O₃的掺杂会促进其在烧结过程中的致密化及晶粒长大;微量Fe₂O₃（0.01wt%）和Al₂O₃（0.1wt%）的掺杂有助于提高3Y-TZP陶瓷的挠曲强度,然而随着Fe₂O₃掺杂量的继续增多（≤ 0.09wt%）挠曲强度降低。      

Fe-21Cr-RE合金连接板的抗氧化性

以Fe-21%(质量分数)Cr为基,分别添加0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%和0.5%(原子分数)的Gd、La或Ce, 研究合金在空气中1073K时的氧化行为.经增重测试、SEM和XRD分析,发现通过添加稀土元素,合金的抗氧化性能得到了改善.当稀土元素含量＞0.15%(原子分数)时,与Fe-21Cr二元合金相比,Fe-21Cr-RE三元合金表现出良好的抗氧化性,其中含0.3%稀土元素的三元合金表现出最好的抗氧化性.各合金优良的抗氧化性与稀土元素对氧的亲和力密切相关.     

稀土元素对富Ni的Ti-Ni形状记忆合金马氏体相变的影响

在本文中,向Ti-50.7at.%Ni合金分别加入1at.%的稀土元素Ce、Dy、Gd和Y,并利用X射线和示差扫描热分析研究了稀土掺杂对富Ni的Ti-Ni合金马氏体相变行为的影响.结果表明:向富Ni的Ti-Ni合金中添加稀土元素能使合金的马氏体相变温度显著增加,且添加稀土Ce使合金相变温度的增幅最大.此外,Ti-50.2Ni-1Gd和Ti-50.2Ni-1Y合金中发生两步马氏体相变,而添加Ce和Dy的Ti-Ni合金中仍只发生一步马氏体相变.     

Al2O3/Al-4.5Cu-Ce合金复合材料的界面现象

本研究采用座滴法和电子探针探讨了Al-4.5Cu-Ce合金的表面张力及其与Al₂O₃的界面润湿性、界面结构、界面结合方式和强度.得出:饰降低Al-4.5Cu合金的表面张力,提高Al₂O₃/Al-4.5Cu合金的润湿性和界面剪断应力;铈改善润湿性的机制是在界面上的吸附与富集,未发现铈与Al₂O₃的界面反应产物,界面仍属于直接结合界面.     

Effects of Al,Pr additions on the wettability and interfacial reaction of Zn–25Sn solder on Cu substrate

Zn–25Sn alloy suffers from easy oxidation during soldering. This study investigated the feasibility of Al and rare earth Pr addition for enhancing the wettability of the Zn–25Sn solder. The wettability and interfacial reaction of Zn–25Sn, Zn–25Sn–0.05Al, Zn–25Sn–0.05Al–XPr (X = 0.01, 0.05, 0.08, 0.15 wt%) on Cu substrate were investigated. The additions of 0.05 wt% Al in Zn–25Sn and 0.01, 0.05 wt% Pr in Zn–25Sn–0.05Al enhanced the wettability of solders and depressed the growth of intermetallic compounds. However, the additions of 0.08, 0.15 wt% Pr in Zn–25Sn–0.05Al degraded the wettability and enhanced the growth of the intermetallic compound. Pr and Al were shown to accumulate at the surface of solders and the interfaces between solder and substrate by the Secondary Ion Mass Spectroscopy, Scanning Electron Microscope and Transmission Electron Microscopy. The phases PrZn₃, Pr₃Sn₅ and (Cu, Al)₄Zn were formed at the solder/substrate interface.     

Ce对Al-Zn-Mg-Cu合金亚快速凝固铸造组织的影响

通过XRD,DSC,SEM,EDS等现代分析方法,研究了稀土元素Ce在不同凝固冷却速率下对Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织、凝固温度的影响,分析讨论了Ce对合金晶粒细化和熔体净化作用的原理。结果表明,合金的主要析出相为α-Al和MgZn_2型共晶相,MgZn_2固溶了Al,Cu,Mg等元素并形成了Mg(Zn,Cu,Al)_2相,在晶界上溶质元素浓度较高,与α-Al基体共晶形成层片状共晶组织。添加Ce能使合金枝晶间距减小,并减小共晶层片间距和细化共晶组织,显著细化晶粒,并抑制铝合金中的杂质相Al7Cu2Fe的出现。Ce还将合金α-Al基体和共晶相的析出温度分别降低了6.4℃和5.6℃。     

Al_2O_3对稀土配合物掺杂有机改性凝胶玻璃结构及荧光性能的影响

以γ-缩水甘油氧基三甲氧基硅烷作为有机改性先驱体,采用原位合成技术,用溶胶-凝胶法制备稀土离子(Eu3+或Tb3+)、配位体β-二酮噻吩甲酰三氟丙酮或苯甲酸及协同体1,10-菲啰啉共掺的两种有机改性二氧化硅玻璃,测量它们的发射光谱和红外光谱,并进行X射线衍射分析和扫描电镜观察,探讨Al2O3的掺量对凝胶玻璃结构及性能的影响。结果表明:Al3+对稀土离子发射峰的位置没有明显的影响,并使凝胶在室温时的荧光减弱,但它能使稀土离子及原位合成的配合物在较高温度保持相对稳定,提高凝胶玻璃的热稳定性和荧光强度;在制备较实用的具有较强荧光的含稀土离子的凝胶玻璃时,要根据实际需要选取适宜掺量的Al2O3。     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米ＳｉＣ－ＺｒＯ２（３Ｙ）－Ａｌ２Ｏ３复合粉体经放电等离子超快速烧得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为６００℃／ｍｉｎ,在烧结温度不保温,迅即在３ｍｉｎ内冷却至６００℃以下。     

Y2O3表面改性Al2O3P增强6061Al复合材料组织与性能

采用液相包裹法对Al₂O₃微粉进行稀土Y₂O₃表面改性,用挤压铸造法制备表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O_3P/6061Al复合材料,并对复合材料的显微组织及拉伸性能进行分析和研究。结果表明:表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O₃微粉能均匀的分布于基体中,界面润湿性得以改善,复合材料组织更加均匀。TEM观察表明:改性粉体在制备复合材料前后表面存在颗粒状包裹层。对其表面进行EDAX分析,结果显示含有Y,Al和O元素。粉体XRD图谱中有Y₂O₃衍射峰的存在。拉伸性能测试表明:改性粉体对Al合金增强效果明显增加,抗拉强度提高29.8％,屈服强度提高38.4％,延伸率提高10.3％。对拉伸断口进行SEM分析,改性后复合材料断口韧窝更加均匀、丰满,材料表现出良好的塑性。     

Effect of the addition of Sb and rare-earth elements La and Nd on the properties of Cu/6061Al with Zn–10Al–5Cu filler metals

The wetting ability, mechanical properties and microstructure distribution of a new solder based on a Zn–10Al–5Cu alloy with different amounts of Sb and rare earths added were studied. The results indicate that the spreading area of solder alloy decreases first and then increases and the shear strength of the Copper–aluminum joint increases with the increase of Sb element. The microstructure of the brazed weld matrix was refined. The Zn–10Al–5Cu–1.5Sb solder obtained by the test had better properties. Then, the rare earth (La and Nd) was added in Zn–10Al–5Cu–1.5Sb filler metal. It makes the wettability further improved. The wetting property of solder was the best with the 0.15 wt% RE addition. The large black eutectoid microstructure in the matrix become smaller and the number of IMC near the copper side increases with the addition of rare earth elements. The shear strength of brazed seam reaches the maximum when the content of rare earth element is 0.15%. Therefore, the optimum addition amount of the rare earth in Zn–10Al–5Cu–1.5Sb is about 0.15%.     

Application of Rare Earths in Thermal Barrier Coating Materials

Rare earths are a series of minerals with special properties that make them essential for applications including miniaturized electronics, computer hard disks, display panels, missile guidance, pollution controlling catalysts, H2-storage and other advanced materials. The use of thermal barrier coatings （TBCs） has the potential to extend the working temperature and the life of a gas turbine by providing a layer of thermal insulation between the metallic substrate and the hot gas. Yttria （Y203）, as one of the most important rare earth oxides, has already been used in the typical TBC material YSZ （yttria stabilized zirconia）. In the development of the TBC materials, especially in the latest ten years, rare earths have been found to be more and more important. All the new candidates of TBC materials contain a large quantity of rare earths, such as R2Zr207 （R=La, Ce, Nd, Gd）, CeO2-YSZ, RMeAI11019 （R=La, Nd; Me=Mg, Ca, Sr） and LAP04. The concept of double-ceramic- layer coatings based on the rare earth materials and YSZ is effective for the improvement of the thermal shock life of TBCs at high temperature.