SiCW对反应烧结多孔Al2TiO5-SiCW 复合材料的影响

以γ-AlOOH、TiO₂和SiC_w为原料,通过反应烧结制备了多孔Al₂TiO₅-SiC_w复合材料,研究了SiC_w对Al₂TiO₅-SiC_w复合材料物相、微观组织结构、孔隙率和抗压强度的影响。结果表明: 反应产物中主要物相有Al₂TiO₅、Al₆Si₂O₁₃、TiC和SiO₂。由于晶须分解速度快,SiC_w可全部与TiO₂反应生成TiC和SiO₂。添加SiC_w,一方面显著细化了Al₂TiO₅基复合材料的微观组织,生成的细小规则的TiC晶粒和存在于Al₂TiO₅晶界处的Al₆Si₂O₁₃有利于抑制Al₂TiO₅晶粒长大,提高其抗压强度。另一方面,因为SiC_w改变了原料中颗粒之间的堆积方式,使孔径增大、孔隙率显著提高。生成的一定量的SiO₂对晶粒产生黏结,使得Al₂TiO₅基复合材料的孔洞骨架密实,提高了抗压强度,但当SiC_w加入量多时,由于出现较多的玻璃相,会降低抗压强度。     

Al_6Si_2O_(13)晶须和TiC颗粒复合强化多孔Al_2TiO_5基复合材料

以γ-AlOOH和TiO_2为原料,添加不同质量分数SiC晶须(SiCw),采用无压反应烧结法制备多孔(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料,分析了SiCw质量分数对(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率和抗压强度的影响,讨论了SiCw的强化机制。结果表明:不添加SiCw时,产物主要为Al_2TiO_5和少量Al_2O_3,还有少量未反应的TiO_2;加入SiCw之后,还形成了Al_6Si_2O_(13)和TiC相,TiC和Al_6Si_2O_(13)分别以规则颗粒状和晶须形态存在于Al_2TiO_5基体中。TiC颗粒与Al_6Si_2O_(13)晶须通过细化显微组织、裂纹偏转和晶须桥连机制,起到协同强化作用。SiCw的添加使孔隙率和抗压强度同时大幅度提高,随着SiCw质量分数的增加,(Al_6Si_2O_(13)+TiC)/Al_2TiO_5复合材料孔隙率降低,抗压强度提高的速率减小,当SiCw的质量分数为7.2%时,抗压强度最高,达到301.81 MPa。     

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...     

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。     

水基凝胶注模成型工艺制备0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷的微波介电性能（英文）

采用水基凝胶注模成型工艺制备了0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷.研究了烧结后的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷的微结构、相组成以及微波介电性能.通过采用合适的预烧温度（1200℃）和连续、缓慢的降温工艺来退火,成功消除了Al₂TiO₅第二相.和传统干压法相比,用水基凝胶注模成型工艺制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷具有较大的晶粒,较少的气孔和更加均匀的微结构.因此,用水基凝胶注模成型工艺制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷拥有更好的微波介电性能:ε_r=10.71,Q×f=20421GHz,τ_f=1.3×10^-6/℃,而用传统干压法制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷的微波介电性能为ε_r=10.89,Q×f=11938GHz,τ_f=1.4×10^-6/℃.     

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。     

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%。     

Al2O3、TiO2溶胶涂覆粉煤灰/黄土支撑体制备陶瓷膜的研究

用溶胶-凝胶法制备了Al₂O₃、TiO₂两种溶胶,分别涂覆在粉煤灰/黄土支撑体表面制备陶瓷膜,并利用热重分析仪、X-射线衍射仪对膜材料的热稳定性、晶相组成进行分析,并对陶瓷膜的微观形貌、孔隙率、膜通量、膜通量恢复率进行测试与表征。结果表明,烧结温度及干燥条件能有效控制陶瓷膜晶相变化及膜层完整性,Al₂O₃、TiO₂膜材料分别在50,25℃时干燥,600℃时烧结,制得的Al₂O₃膜材料为γ-Al₂O₃,TiO₂膜材料为金红石相TiO₂;Al₂O₃、TiO₂陶瓷膜的孔隙率分别为28.56%、34.12%,膜通量分别为1 092.67和2 983.33 L/(m²·h),膜通量恢复率分别为97%、89%。与未覆膜的支撑体相比,Al₂     

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维(Al₂O₃·SiO₂) 增强铝硅(Al-Si) 合金复合材料, 并利用透射电镜观察了Al₂O₃·SiO₂ 纤维与Al-Si 合金基体界面。结果表明: 硅酸铝纤维局部区域与合金中的镁及预制件中的粘结剂起反应, 反应生成物分别为M gAl₂O₄ 和Si₃ (PO₄)₄。      

亚微米Al2O3对重结晶碳化硅的作用机制

使用不同粒径的SiC和亚微米Al₂O₃添加剂制备重结晶烧结碳化硅并表征其物相组成、微观形貌、孔径分布和耐压性能,研究了亚微米Al₂O₃对重结晶碳化硅的作用机制。结果表明,在亚微米Al₂O₃作用下,重结晶碳化硅的烧结过程可分为液相烧结和重结晶烧结两个阶段。在液相烧结过程中高活性的亚微米Al₂O₃促进了液相的形成,使SiC的传质方式由扩散传质演变为粘性流动传质。在重结晶烧结温度SiC的传质以蒸发-凝聚为主,形成含铝气相并与SiC固溶促进了6H-SiC向4H-SiC晶型的转变。引入亚微米Al₂O₃后,重结晶碳化硅材料的孔径分布由单峰分布转变为多峰分布,其中孔径较小的特征峰对应重结晶烧结形成,而较大孔径的特征峰则来源于液相烧结的形成;同时,随着保温时间的延长SiC晶粒生长发育更为完全,由不规则颗粒状转变为较规则六方结构。但是,体积密度的下降、SiC晶粒尺寸不均一以及材料孔径的多...     

Microstructures, densification and mechanical properties of TiC–Al2O3–Al composite by field-activated combustion synthesis

Dense TiC–Al₂O₃–Al composite was prepared with Al, C and TiO₂ powders by means of electric field-activated combustion synthesis and infiltration of the molten metal (here Al) into the synthesized TiC–Al₂O₃ ceramic. An external electric field can effectively improve the adiabatic combustion temperature of the reactive system and overcome the thermodynamic limitation of reaction with x < 10 mol. Thereby, it can induce a self-sustaining combustion synthesis process. During the formation of Al₂O₃–TiC–Al composite, Al is molten first, and reacted with TiO₂ to form Al₂O₃, followed by the formation of TiC through the reaction between the displaced Ti and C. Highly dense TiC–Al₂O₃–Al with relative density of up to 92.5% was directly fabricated with the application of a 14 mol excess Al content and a 25 V cm⁻¹ field strength, in which TiC and Al₂O₃ particles possess fine-structured sizes of 0.2–1.0 μm, with uniform distribution in metal Al. The hardness, bending strength and fracture toughness of the synthesized TiC–Al₂O₃–Al composite are 56.5 GPa, 531 MPa and 10.96 MPa m^1/2, respectively.     

Joining particulate and whisker ceramic composites by plastic flow

Joining of bulk ceramics by plastic flow has been demonstrated for several fine-grained ceramics. We have joined, for example, submicrometer 3 mol% Y₂O₃ partially stabilized ZrO₂ (YSZ) and YSZ-toughened Al₂O₃. The interlayers in these cases consisted of dense, submicrometer-grain-sized pieces of ceramics that have been shown to exhibit superplastic flow. We have extended the joining work to include incorporation of 15 vol.% SiC or 20 vol.% TiC whiskers within the bond layer. Unlike YSZ/Al₂O₃, because of the presence of the whiskers, YSZ/Al₂O₃/SiC and YSZ/Al₂O₃/TiC do not deform superplastically. However, virtually perfect YSZ/Al₂O₃ joints with and without whiskers could be made by compressing at 1300–1350 °C and stresses of <20 MPa.     

陶瓷添加物对Ti_3SiC_2基复合材料抗氧化性的影响

为研究陶瓷添加物对Ti3SiC2基复合材料性能的影响,首先,采用反应热压烧结法制备了Ti3SiC2材料及陶瓷添加物含量均为30wt%的SiC/Ti3SiC2、Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料。然后,测试了材料的力学性能和导电性,在1 373~1 773K温度范围内对Ti3SiC2基复合材料的抗氧化性进行了研究,并对其烧结试样的物相组成和显微结构等进行了表征。结果表明:Ti3SiC2在高温氧化后的主要产物为TiO2和SiO2;氧化层分为内外2层,内层由TiO2与SiO2这2相混合组成,外层为TiO2;氧化层中存在大量显气孔,结构较为疏松,导致抗氧化性较差。与Al2O3/Ti3SiC2和MgAl2O4/Ti3SiC2复合材料相比,SiC/Ti3SiC2复合材料具有更好的抗氧化性。     

The effect of sintering additive on fracture behavior of carbon-whisker-reinforced silicon carbide composites

Hot-pressed silicon carbide composites reinforced with carbon fiber were prepared. Aluminum and yttrium oxides served as sintering additives and low-cost phase SiC was used as starting powder, instead of the more expensive β-SiC. In the sintering process, the SiC-matrix grains grew larger via solution reprecipitation. Reaction of Al₂O₃/Y₂O₃ additives with SiO₂ on the surface of SiC or its oxidation products caused formation and distribution of a low-eutectic-point phase around the SiC grains and carbon whiskers. Such amorphous films can be found in triple-junctions and boundaries of SiC grains. Excess sintering additives improve the room-temperature flexural strength, but reduce the fracture toughness. Coupled with a higher sintering temperature, they contribute to the diffusion of yttrium ions into carbon fiber, and make the reaction layer thicker. Non-homogeneous amorphous inclusions between grains and whiskers are harmful for mechanical properties. A combination of grain bridging, crack deflection and whisker debonding can improve fracture toughness.     

TiAl合金表面Si-Al-Y共渗层的组织及高温抗氧化性能

通过在1050℃下Si-Al-Y扩散共渗0~4 h在TiAl合金表面制备了Al、Y改性的硅化物抗氧化渗层, 分析了共渗层的结构及相组成, 并对其组织形成机理及高温抗氧化性能进行了研究。结果表明: 1050℃共渗4 h所制备的共渗层具有多层结构, 由外向内依次为TiSi₂外层、(Ti,X)₅Si₄及(Ti,X)₅Si₃(X表示Nb, Cr)中间层、TiAl₂和γ-TiAl内层及富Al的过渡层, 其中Y元素主要富集于共渗层的外层和中间层。不同时间共渗的结果表明, Si-Al-Y共渗层的形成是一个在基体表面先沉积Al, 后沉积Si的有序过程。经1000℃高温氧化20 h后共渗层表面形成了由TiO₂外层及SiO₂·Al₂O₃次外层组成的致密氧化膜; Y的氧化物主要存在于氧化膜与残余共渗层的界面处, 能够有效地增强膜层的附着力。     

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料,分别以活性炭、Al₂O₃、SiO₂和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明：硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al₂O₃和SiO₂对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al₂O₃的增强效果最佳。当Al₂O₃的添加量（Al₂O₃∶ABS质量比）为5%时,Al₂O₃-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53 kJ/m²;当无机物添加量（无机物∶ABS质量比）为5%时,复合材料的耐水性能表现为：5% Al₂O₃ > 5%活性炭 > 5% SiO₂ > 未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为：5%活性炭 > 5% Al₂O₃ > 5% SiO₂ > 未添加。     

SiO2/Al2O3复合包覆TiH2颗粒的制备及释氢性能的研究

采用非均匀成核法,通过控制滴加反应物的速度、pH值等,实现SiO2和Al2O3在TiH2颗粒表面形核,制备包覆有SiO2和Al2O3的复合型TiH2发泡剂.观察了包覆层形貌,进行了释氢试验.实验结果表明:SiO2/Al2O3包覆层平滑、分布均匀,形成内松外紧的结构,使得释氢时间达到120s.