碳化工艺对木陶瓷性能影响的研究

利用冷杉砂光木粉浸渍酚醛树脂制造木陶瓷预制件,在真空条件下碳化处理制备了多孔木陶瓷.采用差示扫描量热法(DSC)研究了木粉和酚醛树脂的热解特性,根据原料的热解特性制定了木陶瓷的碳化工艺,并讨论了碳化过程中升温速率和最高碳化温度对木陶瓷尺寸收缩、碳得率、尺寸稳定性、力学性能、耐磨性、电磁屏蔽性能和微观结构的影响.结果表明,木陶瓷碳化初始阶段(室温～120℃)快速升温至120℃,120℃以上升温速率为2～5 ℃/min时,木陶瓷的碳得率较高,尺寸稳定性较好;碳化温度在800℃时可以制得尺寸稳定的木陶瓷,但随着碳化温度的升高,木陶瓷的尺寸收缩增加不大,碳得率降低,抗压和抗弯强度增大,耐磨性和电磁屏蔽效能增大;烧结温度达到1400℃时,木陶瓷出现了石墨化倾向.     

SiC改性碳复合材料的微观结构分析和力学性能研究

利用SiC与碳基材料复合,采用原位合成技术制备了一种新型碳陶瓷复合材料.采用XRD和SEM技术分别表征材料的相组成和微观形貌结构,并利用万能材料试验机测试了复合材料的抗压和抗折性能.XRD测试结果表明,SiC改性碳陶瓷复合材料中没有新相产生.由SEM照片分析可知,SiC的掺杂破坏了石墨原有的层片状结构,并在碳石墨材料中观察到颗粒状晶体,随着SiC掺量的增加,散乱分布的晶粒有聚集长大的趋势,造成碳陶瓷复合材料结构的进一步破坏.力学性能测试结果表明,当掺入10%SiC(质量分数)时,材料的抗折强度最大,为58.8 MPa而在SiC掺量为5%(质量分数),其抗压强度达到最大,为157.4 MPa.     

CeO2对牙科云母玻璃陶瓷微观结构和性能的影响

针对添加大剂量氧化物是否会对云母玻璃陶瓷的性能产生不利影响的这一关键性问题,运用DTA、XRD、SEM和机械性能测试等方法研究了添加不同的CeO2(作为着色剂),对氟金云母玻璃陶瓷微观结构、力学性能和可切削性能的影响.结果表明:添加2%～5%(质量分数, 下同)CeO2后,牙科氟金云母玻璃陶晶体主晶相无明显改变,晶体直径明显变大.随着CeO2含量的增加,三点弯曲强度先增加后降低,切削性能逐渐改善.在氟金云母玻璃陶瓷中添加3%以下的CeO2对材料的力学性能的提高有促进作用; 添加量过高时, 虽切削性能有所提高, 但强度和耐磨性却下降.     

Mg对原位合成TiB2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

采用K2TiF6和KBF4混合盐原位反应法制备TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD、SEM、金相显微镜、HV硬度测试和磨损实验等方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响.结果表明:反应生成的TiB2颗粒平均尺寸约为0.5 μm,材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加而提高;添加1.5%Mg(质量分数)元素可明显细化TiB2颗粒,且使其分布更加均匀,增强TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善;过量的Mg元素(3%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但其硬度和耐磨性能继续得到改善.     

碳掺杂对CrTiAlN镀层显微组织和摩擦系数的影响

采用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体制备了不同碳含量的CrTiAlCN复合镀层,利用XRD、XPS、SEM分析了镀层的相结构、元素存在状态及截面显微形貌,通过销-盘式摩擦磨损试验机研究了镀层的摩擦系数。结果表明,镀层主要由CrN结构的化合物相组成;随着碳含量的增加,镀层中的sp2碳键含量增加,镀层逐渐开始非晶化,镀层更加致密。镀层的摩擦系数随碳含量的增加而下降,当碳含量为50.47 at%时,镀层摩擦系数降至0.1。     

AlCoCrFeMnTi_x高熵合金的组织结构与力学性能

利用非自耗真空电弧炉制备了AlCoCrFeMnTi_x高熵合金。通过XRD分析、金相组织观察、SEM观察、显微硬度和耐磨性测试,研究了Ti元素含量对AlCoCrFeMnTi_x合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:AlCoCrFeMn合金由单一的BCC相构成,随着Ti含量的增加,合金中出现了面心立方相。该合金铸态组织为典型的树枝晶结构,Ti的加入使得合金晶粒变细,且大小更加均匀。随着Ti含量的增加,AlCoCrFeMnTi_x合金的硬度最高达700 HV,同时耐磨性提高。     

石墨化竹炭的微观结构及其复合材料的制备与性能

采用SEM及XRD技术表征经2 800℃石墨化处理的竹炭的微观结构;以石墨化竹炭为导电骨料、酚醛树脂为粘结剂、炭黑为添加剂,采用模压成型法制备石墨化竹炭/酚醛树脂复合材料;考察石墨化竹炭的粒度、酚醛树脂用量、炭黑添加方式和用量、成型压力及固化温度等工艺因素对复合材料性能的影响。结果表明:增大竹炭粉粒的粒径、增加炭黑用量和提高固化温度有利于提高复合材料的导电性,但会不同程度地影响复合材料的力学性能、显气孔率和吸水率;随着酚醛树脂用量的增加,复合材料的抗弯强度提高,导电性、吸水率和显气孔率下降;提高成型压力可同时提高复合材料的性能;制备竹炭/酚醛树脂复合材料的最佳工艺条件为竹炭粒度≤75μm、树脂用量30%(质量分数)、炭黑用量5%(质量分数)、成型压力280 MPa、固化温度180℃。     

SiC改性碳复合材料的微观结构分析和力学性能研究

利用SiC与碳基材料复合，采用原位合成技术制备了一种新型碳陶瓷复合材料。采用XRD和SEM技术分别表征材料的相组成和微观形貌结构，并利用万能材料试验机测试了复合材料的抗压和抗折性能。XRD测试结果表明，SiC改性碳陶瓷复合材料中没有新相产生。由SEM照片分析可知，SiC的掺杂破坏了石墨原有的层片状结构，并在碳石墨材料中观察到颗粒状晶体，随着SiC掺量的增加，散乱分布的晶粒有聚集长大的趋势，造成碳陶瓷复合材料结构的进一步破坏。力学性能测试结果表明，当掺入10％SIC（质量分数）时，材料的抗折强度最大，为58．8MPa；而在SiC掺量为5％（质量分数），其抗压强度达到最大，为157．4MPa。     

聚氨酯表层涂覆制备掺铍碳化硅泡沫的研究

目的采用模板法通过先驱体涂覆裂解工艺获得性能优异的掺铍碳化硅泡沫陶瓷。方法以掺铍聚碳硅烷(PBe CS)、二甲苯作为先驱体配制浆料,采用聚氨酯泡沫为模板,表层挂浆并烧结预制件后获得碳化硅泡沫陶瓷。运用XRD、SEM、波导法、保护热板法等手段,研究了浸渍液配比、烧结温度与Be元素对泡沫陶瓷结构、电磁性能、热导率的影响。结果 PBe CS经过陶瓷裂解后转变为无定型Si C,组成泡沫陶瓷的骨架。泡沫的开孔率为70%~90%,网孔的孔径介于0.5~1.2 mm之间。随着温度、浸渍浓度的增加,骨架的表面越平滑,致密化提高。Be元素的添加提高了陶瓷产率,先驱体中Be含量过低及泡沫陶瓷孔隙率高,导致了Be元素的低介电损耗、高热导率等性能没能在材料的整体复合性能中得到体现。结论通过改变浸渍液配比、烧结温度可以获得所需结构性能的掺铍碳化硅泡沫陶瓷,Be元素对材料性能提升的证明还需进一步研究。     

碳在镍基单晶高温合金中作用研究的进展

综述了碳对镍基单晶高温合金显微组织、缺陷、合金元素偏析行为、相稳定性以及拉伸性能、蠕变性能、疲劳性能等力学行为的影响及机理.总结得出,随碳含量增加,合金初熔点逐渐降低,合金中共晶数量和尺寸减少,一次碳化物逐渐增多.除W和Ta外,碳含量变化对其它合金元素的凝固偏析没有明显影响.随含碳量增大,合金蠕变寿命显著降低,最小蠕变速率增大.微量碳的添加提高疲劳寿命,屈服应力随含碳量增加而降低.比较并分析了碳对合金组织结构和力学性能的各种影响机制,并指出今后的研究方向.     

碳含量对中频磁控溅射沉积MoCN涂层微观结构及摩擦学性能的影响

目的 为了大幅提高机械零部件表面的硬度和耐磨性能,探究制备具有低摩擦因数、高硬度和良好耐磨性的MoCN涂层。方法 采用中频磁控溅射技术在不锈钢基板和硅片上,通过控制C₂H₂气体(纯度99.99%,0、3、6、9 mL/min)的量来制备具有不同含碳量的MoCN纳米复合涂层。通过X射线衍射仪和拉曼光谱仪分析涂层主要的物相结构,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征涂层的表面和断面形貌。采用连续刚度法,利用纳米压痕仪测试涂层的纳米硬度和弹性模量。利用自动划痕试验机和光学显微镜(OM)评估涂层与基体之间的黏附强度。最后利用多功能摩擦磨损试验机进行磨损试验,通过SEM对试验后的涂层进行磨损形貌分析,并对涂层的摩擦学性能进行评价。结果 涂层微观组织和力学性能表征结果表明,MoCN涂层由MoN相和非晶态碳相组成。随着涂层中碳含量的增加,涂层与基体之间的结合力和涂层表面的粗糙度都呈现逐渐减小的趋势,其涂层的划痕失效临界载荷和表面粗糙度的最小值分别为6.90 N和6.80 nm,但是涂层的纳米硬度从7.36 GPa增至10.23 GPa。摩...     

炭化温度对木质陶瓷性能和结构的影响

以烟杆和热固性酚醛树脂为原料制备了木质陶瓷,研究了炭化温度对木质陶瓷失重率、体积收缩率、表观密度、开口气孔率和体积电阻率的影响,并通过扫描电镜、激光喇曼光谱和X射线衍射技术对木质陶瓷的微观结构进行了表征与研究.结果表明,木质陶瓷是一种由烟杆生成的无定形炭和酚醛树脂生成的玻璃炭组成的多孔复合炭材料;炭化温度越高,失重率和体积收缩率越大,体积电阻率越小,表观密度和开口气孔率则在973K出现转折点;炭化温度的升高使木质陶瓷中石墨微晶平均层间距d002减小,堆积厚度Lc增加,微晶直径La在973K之后增加;而木质陶瓷的激光喇曼谱图中只出现表征无序结构的D线和表征石墨结构的G线,并且表征无序化度的R值随着炭化温度的升高以973K为分界点先增加后减小;试样在973K之前主要是进行热解反应,之后则是木质陶瓷结构的重排及有序化过程.     

C含量对铸造TiAl合金组织和力学性能的影响

在Ti-47.5Al-3.7(Cr,V,Zr)合金中添加0.05%~0.2%C(原子分数,下同),采用冷坩埚悬浮熔炼方法制备出了层片组织TiAl合金铸棒,通过组织观察、室温拉伸和蠕变性能测试研究了C含量对TiAl合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.05%~0.2%C后,合金仍可获得择优取向层片组织。随C含量增加α2层片体积分数略有增加,层片间距呈细化趋势。当C含量超过0.1%时,在α2和γ层片内和层片界面上有细小的Ti2AlC型碳化物析出,碳化物析出相的尺寸和数量随C含量增加有所增加。添加0.05%~0.2%C后提高了合金室温的抗拉强度和屈服强度,且随C含量增加提升幅度逐渐增大,当C含量为0.2%时,分别将抗拉强度和屈服强度提升了101和123 MPa。添加C元素后显著改善了合金的蠕变性能,当C含量为0.1%时蠕变性能最佳,与不含C的合金相比,其塑性蠕变应变降低了一半、相同应变时的蠕变速率降低了1个数量级以上。添加0.1%C提升合金蠕变抗力的机制主要是通过抑制合金在蠕变初期的位错萌生和增殖过程;在γ层片中形成割阶和位错碎片阻碍位错继续运动,使得合金在蠕变第一阶段的应变硬化程度迅速增加;此外,析出的Ti2AlC型碳化物进一步强化层片界面和基体,与层片间距细化共同提高了穿层片滑移位错的运动阻力。     

不同碳含量对欠速淬火钢轨性能的影响

本文对具有不同碳含量的欠速淬火钢轨的力学性能、断裂韧性、金相组织及硬度进行了对比试验,结果表明,钢轨经欠速淬火后,强韧性及塑性均有明显提高,且淬火硬度越高,不仅耐磨也抗剥离,结合铺设试验,探讨了欠速淬火提高钢轨强韧性能的原因,及其含碳量、硬度与使用性能的关系。     

退火工艺对低碳贝氏体钢组织与力学性能的影响

以双辊铸轧工艺生产的低碳贝氏体钢为研究对象,研究了退火工艺对其组织与力学性能的影响。结果表明,试验钢的组织为粒状贝氏体,退火后该组织会逐渐发生分解。在500 ℃进行长时间保温退火时,随着保温时间的增加,屈服强度和抗拉强度逐渐上升,伸长率变化不大。退火后试验钢强度的增加是由Nb析出强化引起的。当保温时间为3 min、退火温度650 ℃时,试样的屈服强度和抗拉强度达到最大值。     

EFFECT OF CARBON CONTENT ON PROPERTIES OF SLACK-QUENCHED RAILS

A comparative investigation was carried out of the routine mechanical properties,fracturetoughness,microstructure and hardness of slack-quenched rails containing different carboncontents.After the rails slack-quenched,their strength and toughness,together with ductility,are obviously improved,and the higher the quench hardening is,the more the resistance towear and shell will be.Discussion was also made of the reason for this improvement and of theeffect of carbon content and quench hardening on the properties of rails in combination withthe rail-laying trial.     

回火温度对40CrNi2Mo钢力学性能和干摩擦性能的影响

对40CrNi2Mo钢进行200~575℃回火处理,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光共聚焦扫描显微镜、维氏硬度计、万能试验机和磨损试验机等研究了回火处理后40CrNi2Mo钢微观组织演化对其力学性能和干摩擦性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,40CrNi2Mo钢板条马氏体中固溶的过饱和C原子逐渐析出,微观组织逐渐向粗大的铁素体、球化渗碳体和粗化的碳化物转变;压缩屈服强度、弯曲强度和硬度降低;325℃和425℃回火处理后析出层状渗碳体导致40CrNi2Mo钢的加工硬化能力和冲击韧性先下降后升高;硬度降低导致耐磨性降低,磨损机制由磨粒磨损逐渐向氧化剥层磨损转变。     

Microstructure and mechanical properties of hard carbon films prepared by heat treatment of a polymer on steel substrate

Hard carbon films were prepared on steel substrates by heat treatment of a polymer-poly(phenylcarbyne) at various temperatures in an Ar atmosphere. The influence of heat treatment temperature on the microstructure, surface roughness and mechanical properties of the resulting films was investigated by Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), nanoindenter, scratch and ball-on-disk sliding tests. The sp² C fractions of the hard carbon films and the root mean square (RMS) roughness increased as the heat treatment temperature increased. The preparation at 800 °C gave rise to carbon films with the maximum hardness and the hardness dropped with the higher temperature due to graphitization. In addition, with increasing heat treatment temperature, critical load of the carbon films, the ability of friction reduction and wear resistance increased gradually. The influence of the heat treatment temperature on the mechanical properties of the hard carbon films is discussed in combination with the structural analysis.     

烧结温度对环氧树脂/竹基木陶瓷性能的影响

为了了解烧结温度对木陶瓷基本性能的影响,将浸渍了环氧树脂的竹粉和竹纤维压制成复合板材,在不同的温度下烧结而得到环氧树脂/竹基木陶瓷。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等测试设备研究了烧结温对其物相变化、微观结构和力学性能等方面的影响。结果表明：竹基木陶瓷是由石墨微晶所构成的多孔碳素材料,较高的烧结温度能够改善其石墨化程度,但不能完全石墨化;在微观形态上表现为三维网络结构,同时部分保存了竹材的天然结构特征;其显气孔率随着烧结温度的增加而增加,表观密度则显示出相反的特征;抗弯和抗压强度在低温处随烧结温度的提高而增加,但在1200℃之后有降低的趋势。同时,摩擦系数则随着烧结温度的提高而明显下降。当烧结温度为1200℃左右时,环氧树脂-竹基木陶瓷具有较好的性能。     

硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响

采用多功能材料试验机和光学显微镜分析了硼对高强度低碳贝氏体钢组织和性能的影响.结果表明,在其它条件基本一致的前提下,加入0.005%硼元素对提高低碳贝氏体钢的综合力学性能非常有效.其中轧制后直接油淬至室温的钢板,含硼钢的屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为687 MPa、891 MPa及21.3%,比不含硼钢分别高71 MPa、137 MPa和1.3%.硼元素对试验钢的回火工艺及回火处理后的力学性能也有显著影响,不同温度回火的含硼钢的综合力学性能均优于不含硼钢,且对于含超微量合金元素硼的钢,在600 ℃回火较为适宜;而对于不含硼的钢,在650℃回火更合适.微观组织观察表明,轧制及不同温度回火处理后,试验钢均由准多边形铁素体、粒状贝氏体、板条状贝氏体及极少量的针状铁素体组成,含硼钢与不含硼钢中各种组织所占的比例有很大不同;钢中加入0.005%硼对获得细小的微观组织极为有效.