添加物对Al2O3-TiC/Ti（C,N）系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。     

Ti/Al2O3复合材料制备及其力学性能

利用放电等离子烧结(SPS)制备了性能优异的40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为897.29MPa、17.38MPa·m1/2、17.13GPa和99.24%.SEM和HREM对复合材料的微观结构分析发现,晶粒细化、位错环强化等是材料强度提高的主要原因;裂纹的偏转和桥联是材料韧性提高的关键所在.     

Fe含量对钛铁矿原位反应合成Al2O3Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

利用钛铁矿通过碳热铝热原位还原反应、采用热压工艺制备了致密的Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料,使钛铁矿两种主体成分Ti和Fe得到充分有效的利用.研究了Fe含量对制备过程、合成产物组织和性能的影响.结果表明,Fe含量的增加降低了碳热反应的温度;随Fe含量的增加,Fe相开始团聚,材料的组织都变得粗大;同时,随Fe含...     

石墨烯/纳米Al2O3增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al₂O₃增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al₂O₃对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al₂O₃的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al₂O₃含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^1/2。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^-6 mm³/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。     

低温制备微晶Al2O3-MgAlON复合材料的反应机理

采用热压烧结,以Al、Al2O3、MgO为原料,在850℃制备微晶Al2O3-MgAlON复合材料。通过XRD、SEM、粒度分析等表征手段对所制备的MgAlON刚玉复合材料进行机理研究发现:在压力存在的情况下,熔融的铝在低温反应过程中对物质的传输和反应的进行起到了"通道"作用,从而使反应能在较低的温度下顺利进行,并使MgAlON的晶粒随温度的升高不断长大。     

Cr3C2及(W,Ti)C对Al2O3/Cr3 C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料Vickers硬度的影响

热压烧结制备了Al2O3/Cr3C2/(W,Ti)C复合陶瓷材料(以下简称ACW复合材料),对其Vickers硬度及组织形貌进行了研究,分析了Cr3C2及(W,Ti)C对Vickers硬度的影响.结果表明,(W,Ti)C和Cr3C2的添加利于阻止晶界迁移,抑制晶粒长大,Cr、W、Ti离子在Al2O3基体晶粒中的固溶起强化作用.每一相的添加量在10%～20%(体积分数,下同)为宜,添加总量在30%左右ACW复合材料硬度最佳.     

SiC晶须和Ti(C,N)颗粒协同增韧Al2O3陶瓷刀具的研究

采用热压工艺烧结制备了SiCW-Ti(C,N)-Al2O3(Y2O3)陶瓷刀具复合材料.研究了不同烧结温度(1600～1750℃)下,材料的致密度和力学性能(断裂韧性KIC,维氏硬度HV和抗弯强度σf)随晶须含量(10%～40%)的变化关系;探讨了SiC晶须和Ti(C,N)颗粒对Al2O3基体的协同增韧机理.同时与SiCW-Al2O3陶瓷及Ti(C,N)-Al2O3陶瓷作对比研究.结果表明:SiCW-Ti(C,N)-Al2O3(Y2O3)陶瓷材料在1750℃,晶须含量为20%时获得最佳的综合力学性能:KIC=7.11 MPa.m1/2,HV=21.16GPa,σf=820MPa;明显高于SiCW含量为20%的SiCW-Al2O3陶瓷和不加晶须的Ti(C,N)-Al2O3陶瓷.第三相Ti(C,N)颗粒的加入与晶须一起产生明显的迭加增韧效果,而且对SiCW的各种增韧机制起到了促进作用.     

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...     

Fe/Al2O3复合材料的制备和性能

用石墨埋烧方法制备Fe/Al₂O₃复合材料,对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明:Fe/Al₂O₃复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al₂O₃含量的升高先升高后降低,当Al₂O₃含量（质量分数）为70%时,其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa·m¹/2,其硬度随Al₂O₃含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl₂O₄的壳体,在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力,从而提高了复合材料的韧性。     

低温燃烧法制备(W,Mo)C/Al2O3/La2O3复合粉末及性能

为了开发出一种无黏结相硬质合金来减少传统硬质合金中钴元素的应用,采用化学法制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃。以偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铝、硝酸镧、尿素和葡萄糖为原料,通过低温燃烧法探究硝酸盐和尿素、葡萄糖的不同配比,得出最优配比后还原炭化制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃粉末。在1500~1800℃经离子烧结制备(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃无黏结相材料,研究其力学性能并分析强韧化机制。结果表明:硝酸盐和尿素的最佳摩尔配比为1∶2,硝酸盐和葡萄糖的最佳摩尔配比为1∶0.5,加入葡萄糖后颗粒尺寸减小了0.28μm,比表面积提高了75.64%。致密度、维氏硬度和抗弯强度在1600℃时达到最大值分别为:98.45%,2202HV和1203 MPa,断裂韧度在1500℃时达到最大值为7.52 MPa·m^1/2。由于晶粒的细化及第二相颗粒的增韧的影响,(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1500~1600℃时以沿晶断裂和穿晶断裂为主;晶粒长大以及孔隙的出现导致(W,Mo)C/Al₂O₃/La₂O₃在1700~1800℃时以沿晶断裂为主。     

短切碳纤维含量对Csf/Al2O3复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备了短切碳纤维-氧化铝(Csf/Al2O3)复合材料,研究了短切碳纤维含量对该复合材料维氏硬度、抗弯强度及微波介电性能的影响.结果表明,热压烧结可以获得高致密度、高硬度的Csf/Al2O3复合材料.碳纤维的加入降低了氧化铝基体的抗弯强度,但随着碳纤维含量的增加,抗弯强度有增大的趋势,Csf/Al2O3复合材料复介电常数的实部与虚部也显著提高.     

SiC_w／Al_2O_3－（Ti，W）C复相陶瓷的微观结构及其力学性能

本文对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ和ＳｉＣｗ－Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ的力学性能进行了分析对比，研究了热压工艺、ＳｉＣ晶须含量、晶须分散效果和晶须／基体的复合情况等对Ａｌ_２Ｏ_３（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ复相陶瓷力学性能的影响。从热膨胀系数失配角度分析和微观结构的观察证实，ＳｉＣ晶须及（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ固溶体对改善Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷力学性能的效果是显著的，ＳｉＣ_ｗ－Ａｌ_２Ｏ_３．（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ陶瓷材料的增韧机制主要是裂纹偏转和裂纹桥接。     

添加Al_2O_3对SiC板粒／Y－TZP复合材料力学性能的影响

本文以ＳｉＣ板粒、ＺｒＯＣｌ２－８Ｈ２Ｏ、ＡｌＣｌ３和Ｙ（ＭＯ）３为原料，利用共沉淀和热压烧结工艺，制备ＳｉＣ板粒／Ｙ－ＴＺＰ和（含Ａｌ２Ｏ３）ＳｉＣ板粒／Ｙ－ＴＺＰ复合材料．测试了材料的室温和高温力学性能．研究了添加Ａｌ２Ｏ３对ＳｉＣ板粒／Ｙ－ＴＺＯ复合材料的影响．结果表明，ＳｉＣ板粒／Ｙ－ＴＺＰ复合材料与Ｙ－ＴＺＰ陶瓷相比，其室温强度和韧性出现明显下降，高温强度也没有改善；而在ＳｉＣ板粒与Ｙ－ＴＺＰ复合的基础上，添加Ａｌ２Ｏ３可明显提高材料的强度和断裂韧性，同时，材料的高温强度也获得显著改善．     

Cr3C2含量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响

采用热压烧结工艺制备了添加微量Mo2C的Ti(C0.5N0.5)-(Ni-Co)-Mo2C-Cr3C2系Ti(C，N)基金属陶瓷。对三种不同Cr3C2含量材料的力学性能、断口形貌和磨削表面压痕裂纹扩展进行了研究，结果表明：Cr3C2含量增加，抗弯强度呈增加趋势；Cr3C2含量低于8％(质量分数，下同)时，材料的断裂韧性下降不大，Cr3C2含量超过8％后，Cr3C2含量增加，材料的断裂韧性急剧降低。     

射频反应溅射(Al,Ti)N涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Al,Ti)N涂层,并采用EDS,AFM,XRD,TEM和微力学探针表征了涂层的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能,研究了氮分压对涂层的影响.结果表明,氮分压对(Al,Ti)N涂层影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Al,Ti)N涂层,涂层为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到36.9GPa和476GPa.过低的氮分压不但会造成涂层贫氮,而且涂层中的Al含量偏低,硬度不高.氮分压过高,由于存在"靶中毒"现象,尽管涂层的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使涂层形成纳米晶或非晶态结构,涂层的硬度也较低.     

轴向送粉等离子喷涂Ni/Al2O3涂层的力学及微波介电性能

以轴向送粉等离子喷涂法制备了Ni/Al2O3陶瓷涂层,分析了Ni含量变化对涂层材料的显微结构、力学性能及微波介电性能的影响.结果表明,随着Ni含量增加,涂层中Ni粒子的分布逐渐由孤立向部分桥连方式转变;陶瓷涂层的相对密度、抗弯强度呈下降趋势,这主要是由于在陶瓷涂层中Ni与Al2O3不润湿,Ni与Al2O3热膨胀系数不匹配从而形成空隙引起的.涂层断裂韧性随Ni含量的增加而升高,则是由于材料中Ni粒子发生了延展变形和引起裂纹转向.复介电常数性能测试结果表明,在8.2～12.4GHz微波频率范围内,陶瓷涂层复介电常数的实部值随Ni粒子含量的增加先逐渐上升后逐渐下降,复介电常数的虚部上升.这与Ni粒子形成的桥连结构有关.     

Mo2C含量对Ti(C,N)基陶瓷力学性能和显微结构的影响

采用热压烧结工艺制备了添加微量Cr3C2的Ti(C0.5N0.5)-(Ni-Co)-Mo2C-Cr3C2系Ti(C,N）基金属陶瓷。分析三种不同Mo2C含量材料的力学性能、断口形貌和磨削表面压痕裂纹扩展情况，研究表明：材料的断裂均以沿晶断裂为主；材料的抗弯强度与Rim相有关，8wt%Mo2C含量的金属陶瓷Rim相厚度适中，抗弯强度高；0.6wt%Mo2C含量的金属陶瓷的扩展裂纹短，裂纹扩展发生偏转，断裂韧性高。     

Al2O3—TiC—Co新型复合材料的力学性能及断裂行为

对于钴包覆陶瓷粉末热压烧结的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ新型复合材料力学性能和断裂行为进行了研究。结果表明，Ｃｏ在基体中以金属相存在，分布于晶界的金属钴的存在能有效地改善Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ材料的力学性能，影响其断裂行为。