SiC纳米及晶须增强Si3N4基复相陶瓷断裂行为的研究

用扫描电镜、透射电镜及努氏压痕法研究了添加ＳｉＣ晶须、纳米颗粒及晶须和纳米颗粒的三种Ｓｉ３Ｎ４基复相陶瓷在外力作用下的断裂行为。这三种材料断裂的主要方式是沿晶断裂,偶尔可见穿晶断裂。在裂纹发展的路径上当裂纹尖端遇到了晶须、集聚的纳米颗粒及类晶须时,会产生扭转、偏转、断裂、拔出和终止,从而使裂纹能量消耗,抑制和阻碍了裂纹的扩展和传播,起到了增韧补强的作用。     

(WO_3p+ABOw)/Al混杂复合材料制备与力学性能

采用湿成型法成功制备了比重差别大的WO3颗粒(WO3p)和硼酸铝晶须(ABOw)混杂预制块,用挤压铸造法制备混杂铝基复合材料。混杂复合材料中含(原子分数)5%WO3p和20%ABOw,不同大小的WO3p尺寸分别为18和3μm。采用扫描电镜(SEM)和万能拉伸试验机对制备的混杂复合材料试样进行微观组织观察和拉伸性能测试。复合材料组织观察表明,WO3p和ABOw在基体中随机、均匀地分布,在高倍照片中可以观察到大尺寸WO3p存在裂纹,铝液不能渗入到裂纹中。力学性能研究结果表明,尺寸较小的颗粒增强的复合材料具有高的抗拉强度和断裂延伸率;含大尺寸WO3p的混杂复合材料的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为266.8,197.3 MPa和1.16%,含小尺寸WO3p的混杂复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为290.3,180.5 MPa和1.37%。复合材料拉伸断口形貌观察表明,两种不同WO3p尺寸的混杂复合材料断裂机制有所不同,大颗粒增强复合材料中大颗粒发生断裂,裂纹穿过颗粒扩展,晶须与界面脱粘;小颗粒增强复合材料中小颗粒与基体界面脱粘以及晶须与界面脱粘,但晶须脱粘数量明显减少,晶须拔出数量增多。     

纳米复合陶瓷材料的增韧补强机理研究进展

纳米复合陶瓷材料可以极大地提高抗弯强度和断裂韧性。综述了目前相关的增韧补强机理的研究情况，主要包括基体晶粒的细化及由沿晶断裂向穿晶断裂模式的转变，热处理对微裂纹的愈合作用；指出了研究中尚需解决的问题。     

粉末冶金文摘

991001电沉积Pb枝晶的组织结构／K．I．Popov等PowderTechnol．-1997．93(1)．－55~61用过电压矩形波脉冲电沉积pb枝晶,pb枝晶的组织结构决定于过电压脉冲的形状。991002颗粒冲击断裂的两种机理／A.T.Potapov等PowderTechnol．－1997,93（1）．－13~21用平面模拟描述了脆性颗粒的冲击断裂,定义了两种断裂机理。机理Ⅰ是由于拉应力从冲击点扩散而形成裂纹。机理Ⅱ是由于机理Ⅰ形成裂纹弯曲破碎而形成与之垂直的裂纹。冲击速度决定了每种机理的作用大小。991003用图像分析形状因子估算颗粒形状／F．PodczeckPowderTechnol.01997,93（…     

前驱体法制备纳米VC晶须的研究

采用前驱体为原料,借助高温碳热还原制备了纳米VC晶须,并利用XRD、SEM、FESEM和TEM研究了合成温度及保温时间对产物物相组成和微观形貌的影响。结果表明,在合成温度1 000℃、保温时间2h的条件下,可制备出直径约80nm、直线性好、表面光滑的纳米VC晶须。合成温度和时间对VC晶须生长有重要影响。合成温度过低、反应时间过短,均不利于V_2O_3还原成VC;合成温度过高、反应时间过长,则易获得VC颗粒,不利于晶须的制备。     

ZrO2强韧化MoSi2复合材料显微结构和性能

通过对热压合成制备的ZrO2 MoSi2复合材料显微组织及其断口形貌分析,结合硬度、抗弯强度、断裂韧度等力学性能和孔隙率、晶粒度的测试,初步探讨了ZrO2颗粒强韧化MoSi2复合材料的机制。结果表明,复合材料中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合材料断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特性;ZrO2颗粒通过第二相强化和细化晶粒使复合材料强度得到提高,通过细化晶粒、裂纹偏转和分支、形成微裂纹等机制的综合作用增韧复合材料。     

Mg-TM-Ln型镁基纳米结构材料研究

讨论了Mg-Cu-Y、Mg-Ni-Y和Mg-Zn-Y等三种重要的Mg-TM-Ln型的多组元Mg基纳米结构材料的成分构成、制备过程、微观结构和力学性能以及它们的形成机制。其中,制备方法涉及非晶部分晶化法、机械合金化/粉末冶金法(MA/PM法)和快速凝固(原子雾化)/粉末冶金法(RS/PM法)。结果表明,在Mg-Cu-Y系合金中,分布于非晶相基体之上的纳米晶体相使非晶合金的断裂应力增加。而不同成分的旋淬Mg-Cu-Y非晶条带弯曲断裂韧性的不同,很可能是由于存在于它们之中的纳米晶颗粒的性质有别而造成;在Mg-Ni-Y系合金中,Y部分地置换Ni将严重地影响其晶化行为,使得Mg-Ni-Y三元非晶合金中的纳米晶体相颗粒变得更加细小,而合金晶化行为的改变则导致了其杨氏模量的明显变化;在所有的金属合金中,RS/PMMg97Zn1Y2合金的比强度是最高的。而在所有的Mg基合金中,RS/PMMg-Zn-Y合金具有最佳的综合性能。     

新型奥氏体耐热钢C-HRA-5原位拉伸断裂机理

 断裂机理是材料力学性能研究的主要方向之一。为了阐明C-HRA-5钢单轴拉伸断裂机理,通过原位SEM观察拉伸全过程,对该耐热钢内部微裂纹萌生—扩展—断裂进行了深入分析。结果表明,C-HRA-5钢在室温和700 ℃下都表现出典型的韧性断裂特征。材料断裂主要受到M₂₃C₆相和MX相的影响,微裂纹由M₂₃C₆相聚集的三叉晶界处萌生。室温时,微裂纹与晶内MX相处裂纹相连,形成穿晶裂纹;高温时,微裂纹在剪应力的作用下形成局部穿晶裂纹,导致材料最终失效。     

连铸坯表面纵裂纹产生原因及控制措施

通过扫描电镜、显微镜等对亚包晶钢铸坯表面纵裂纹的形貌、晶粒组织、裂纹内夹杂物和裂纹形成机理进行分析研究,发现大多数的纵裂纹发生在浸入式水口冲击区附近区域,纵裂纹在结晶器内形成,形成部位在坯壳以下3-5mm低熔点区,裂纹沿树枝晶界延伸扩展,同时存在沿晶断裂和穿晶断裂两种形式,通过分析,亚包晶钢铸坯裂纹形成的因素有:钢水成分、结晶器的平均热流密度和液面波动等,并且内弧表面纵裂纹产生几率高于外弧面。     

笼套硬质合金冲蚀磨损机理研究

通过对某气田中使用的三种进口笼套的材料及微观组织结构分析和冲蚀形貌分析,研究了硬质合金材料的冲蚀磨损机理。研究结果表明:三种材料在微观组织结构上的晶粒度均匀性和致密度存在差异,导致材料的机械性能及磨损性能差别较大;笼套硬质合金的冲蚀磨损形式主要为局部裂纹与裂纹剥落,粘结相Co的脱落导致WC颗粒产生裂纹后断裂并脱落,以及WC氧化导致的氧化磨损。通过湿磨损试验对比分析了三种材料的耐磨损性能,试验结果符合实际工况磨损,证明了试验的合理性。     

Si_3N_(4(p))/SiC_((w))强韧化MoSi_2基复合材料的显微组织与力学性能

采用热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机等研究了复合材料的显微组织、硬度、断裂韧度和抗弯强度,并对其强韧化机理进行了初步探讨。结果表明,复合材料结构致密,强化相与MoSi2之间没有新相生成,力学性能较纯MoSi2得到大幅度提高,其中MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)复合材料具有最好的抗弯强度和断裂韧度,分别为427MPa和10.4MPa.m1/2。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化。     

Si3N4基微米/纳米复合陶瓷微观组织

用扫描电镜和透射电镜研究纳米粉成分和含量对Ｓｉ３Ｎ４基纳米复合陶瓷组织的影响。ＳｉＣ（ｎ）／Ｓｉ３Ｎ４（μ）或Ｓｉ３Ｎ４（ｎ）／Ｓｉ３Ｎ４（μ）复合陶瓷的微观组织随纳米ＳｉＣ（ｎ）或Ｓｉ３Ｎ４（ｎ）含量的增加,基体组织逐渐变细。     

包埋法制备SiC涂层C/C复合材料及真空热处理对涂层的影响

采用Si、C及Al2O3粉末为原料,利用包埋法结合真空热处理在C/C复合材料表面制备SiC涂层.并利用XRD、SEM等测试手段分析真空热处理对涂层C/C复合材料的组织结构和力学性能的影响.研究结果表明:包埋粉料中Si含量为84.5%和87.0%(质量分数)时,所制备的SiC过渡层由β-SiC、α-SiC和Si三相组成....     

RS-Si_3N_4/SiC复相耐火材料的组织与性能

利用三点弯曲试验 ,RXD,SEM等手段研究了原料组成对 RS-Si3N4 /Si C复相耐火材料的密度、抗折强度、抗热震能力以及相组成、显微组织和断口形貌的影响 .结果表明 ,当原料中硅质量分数为 2 5%时 ,Si3N4 /Si C复相耐火材料具有最高的抗折强度和抗热震稳定性 .论文中对此种材料的相结构、显微组织和断口形貌进行了分析     

活性填料对聚碳硅烷基悬浮液直写成形3D碳化硅的影响

分别采用纳米钛粉(Ti)和氧化亚镍粉(NiO)为活性填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,以正己烷作为溶剂制备浆料,然后通过3D直写成形和高温裂解制备SiC陶瓷基复合材料,对浆料的流变性能以及SiC陶瓷基复合材料的物相和微观形貌进行表征,研究活性填料纳米Ti粉和纳米NiO粉对3D-SiC陶瓷基复合材料的物相与微观形貌的影响。结果表明,浆料的黏度与PCS的质量分数成正比,具有剪切变稀现象,w(PCS)为75%的浆料具有稳定的打印性能。纳米Ti粉可有效降低成形坯体热处理过程中的质量损失率和线收缩率。随m(Ti)/m(PCS)的值从0增加到1.0,1 450℃高温裂解后陶瓷的质量损失率和线收缩率分别由18.29%和24.38%降低至14.05%和12.13%,所得陶瓷包含Ti C和SiC两相,相比于Ti粉,NiO可作为SiC的表面修饰催化剂,并通过气-液-固(V-L-S)生长机制使SiC陶瓷表面原位生长SiC晶须团簇。     

炭/炭复合材料MoSi2/SiC抗氧化涂层的研究

采用包埋法制备C／C复合材料抗氧化MoSi2／SiC梯度涂层，同时对抗氧化涂层的形成、组织结构以及抗氧化性能与渗料的关系和抗氧化机理进行了研究。结果表明：采用包埋法制备的C／C复合材料抗氧化MoSi2／SiC梯度涂层致密，但有少量裂纹，涂层有良好的抗氧化效果。当硅与SiC保持一定的比例，渗料中MoSi2的含量为50％时，涂层具有最好的抗氧化效果；当MoSi2与SiC保持一定的比例，渗料中硅的含量为20％时，涂层具有最好的抗氧化效果。     

Si3N4结合SiC材料在稀土电解槽中的应用及效果

采用Si3N4结合SiC板作为3kA液态下阴极稀土金属电解槽的侧壁材料,进行了实际电解工艺试验,考察了Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐电解槽上的使用效果,研究表明,Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐中腐蚀较严重,尤其是靠近电解槽阴极位置,由于弥散在电解质中的金属雾和阳极产生的气体加剧了Si3N4结合SiC材料受腐蚀破坏;板材由于受热不均产生了开裂现象,且开裂位置会加剧材料的腐蚀破坏,进一步的分析表明,Si3N4结合SiC材料在稀土熔盐中主要受腐蚀的是含Si3N4的结合相。     

Failure of SiC particulate-reinforced metal matrix composites induced by laser thermal shock

Thermal failure of SiC particulate-reinforced 6061 aluminum alloy composites induced by both laser thermal shock and mechanical load has been investigated. The specimens with a single-edge notch were mechanically polished to 0.25 mm in thickness. The notched-tip region of the specimen is subjected to laser beam rapid heating. In the test, a pulsed Nd:glass laser beam is used with duration 1.0 ms or 250 μs, intensity 15 or 70 kW/cm², and spot size 5.0 mm in diameter. Threshold intensity was tested and fracture behavior was studied. The crack-tip process zone development and the microcrack formation were macroscopically and microscopically observed. It was found that in these materials, the initial crack occurred in the notched-tip region, wherein the initial crack was induced by either void nucleation, growth, and subsequent coalescence of the matrix materials or separation of the SiC particulate-matrix interface. It was further found that the process of the crack propagation occurred by the fracture of the SiC particulates.     

Microstructure,Thermal, Thermo-mechanical and Fracture Analyses of Hybrid AA2024-SiC Alloy Composites

This research work aims to investigate the inter-correlation between microstructure, thermal (thermal conductivity, thermo-gravimetric analysis), thermo-mechanical (dynamic mechanical analysis) and fracture characteristics of hybrid AA2024-SiC alloy composites fabricated via semi-automatic stir-casting process, as per standard industrial practice. Silicon Carbide (SiC) particulates of varying amount (0–6 wt%; @ step of 2%) were used to reinforce master batch of AA2024 wrought alloy, Silicon Nitride (Si3N4) and graphite particulates. The thermal conductivity and storage-modulus magnitudes of alloy composites have shown diminishing trend with hard SiC reinforcing phase, while material stability, viscous modulus, damping factor and fracture toughness have shown significant improvement. Uniform dispersion and better interfacial adhesion between matrix–reinforcement were observed from metallographic examination. The XRD analysis identified the different phases of the hybrid alloy composites. The trends in variations of physical, mechanical and tribological properties were supported by microstructure analysis, thermal analysis, thermo-mechanical analysis and fracture analysis.     

Modification of the interface in SiC/Al composites

Methodologies both to avoid the formation of Al₄C₃ and to tailor the interfacial structures in a SiC/2014 Al composite were demonstrated. Modification of the interfacial structures in the SiC/2014 Al composite was made by forming SiO₂ layers on the surfaces of SiC via passive oxidation at elevated temperatures. In the 2014 Al composite reinforced with the oxidized SiC, MgAl₂O₄ and Si crystals were observed to be present at the interfacial region as a result of the reaction between the SiO₂ layer and the matrix. On the other hand, in the case of the 2014 Al composite reinforced with unoxidized SiC, SiC was found to react with the Al matrix to form both Al₄C₃ and Si. Qualitative measurements of the interfacial bonding strength were carried out on composites having various types of interfaces and thicknesses. Detailed interfacial structures and phase identifications, which were examined using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), were presented.