增强增韧氧化铝陶瓷电连接器的制备

以氧化铝陶瓷作为基质材料,通过向氧化铝材料中添加纳米氧化铝粉,同时添加α型氧化铝板晶颗粒来改善氧化铝陶瓷的力学性能.试样在1 650℃温度下烧成,并加入La2O3、MgO等氧化物降低烧成温度.试验表明:添加纳米氧化铝粉和α型氧化铝板晶颗粒后,材料的强度和韧性得到明显提高.     

金刚石有序排列对锯片性能的影响

排布方式合理的有序排列金刚石锯片能明显提高锋利性,增加寿命。试验采用2片无序排列锯片和4片有序排列锯片切割混凝土,不同排布方式的锯片切割性能有很大的差异。介绍了有序排列锯片制作的工艺流程,并且从理论上分析了排布参数对切割性能的影响,提出横向间距和纵向间距是有序排列方式设计中最重要的两个参数。     

烧结工艺对涂覆法制备Y-Ce-La-TZP陶瓷微观结构与力学性能的影响

采用新型涂覆法,将Y(NO_3)_3、Ce(NO_3)_3和La(NO_3)_3混合溶液涂覆于Zr O_2表面,制备多元稀土共掺杂的Zr O_2陶瓷粉体,再通过无压烧结制备1.5Y-5.5Ce-0.3La-TZP(摩尔分数,%)块体材料,研究烧结温度、保温时间和升温速率对Zr O_2陶瓷相对密度、显气孔率、线收缩率、相变转化、力学性能以及显微组织的影响。结果表明:随烧结温度升高,单斜相Zr O_2含量减少,当烧结温度为1 550℃时,单斜相含量几乎为0,四方相的稳定化程度达到最大;在1 200～1 450℃烧结温度下,降低升温速率有利于陶瓷的烧结致密化。在1 550℃保温90 min的Zr O_2陶瓷的相对密度、抗弯强度、硬度(HV_(10))以及断裂韧性均达到最大,分别为98.8%、1 001.3 MPa、1 124.3和10.81 MPa·m~(1/2)。     

石墨烯增强WC-Co硬质合金的制备和力学性能研究

采用机械搅拌和静电吸附工艺制备了氧化石墨烯/WC-Co复合粉体,并对复合粉体的微观形貌进行了表征。利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术制备了石墨烯/WCCo硬质合金,对复合材料的力学性能进行了测试分析。机械搅拌制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 850 MPa,1 830,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了3.9%,5.8%。静电吸附制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 980 MPa,1 850,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了11.2%,6.9%。     

自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术的研究

介绍近年来氮化硅陶瓷的研究进展,分析、介绍采用自增韧氮化硅材料制备陶瓷轧辊的技术和应用前景。     

氧化铝陶瓷刀具材料的制备及力学性能

采用硫酸铝铵热分解方法制备出颗粒细小(～100 nm)、粒径分布范围窄、团聚程度轻、性能良好的α-Al2O3纳米粉体,并研究了氧化铝陶瓷刀具材料的制备及力学性能.研究表明,以氧化镁和氧化钇作添加剂,α-Al2O3纳米在1 550 ℃真空烧结2 h,可获得相对密度达98.7%的氧化铝陶瓷.样品的维氏硬度为17.0 GPa,洛氏硬度HRA为93,抗折强度404 MPa,断裂韧性5.7 MPa·m1/2,达到了高性能氧化铝陶瓷刀具的性能要求.     

钼铜超薄片材的流延法制备

采用流延法并结合一步排胶-烧结工艺制备钼铜薄坯,通过轧制-退火工艺处理制备出钼铜超薄片材。通过X射线衍射(XRD)、碳硫分析仪、金相显微镜、密度测试仪和显微硬度仪对不同条件下的钼铜超薄片材的物相、元素成分、显微组织和维氏硬度进行了表征。XRD结果表明Mo-Cu超薄片材中只有Mo和Cu的特征衍射峰,没有新相生成;碳硫分析显示片材残碳量为0.018 09%,排胶彻底;轧制-退火处理可提高其致密性和硬度值,致密度为98.42%,HV硬度为266。     

石墨烯-碳纳米管/WC陶瓷刀具材料的裂纹扩展与力学性能预报模拟

计算机模拟技术的迅猛发展,为陶瓷刀具材料的性能预报和高通量制备提供了理论和技术支持。本文基于Python软件构建含有石墨烯(graphene,缩写为G)和碳纳米管(carbon nanotube, CNT)的WC陶瓷刀具材料微观结构的参数化模型与力学性能预报模型,研究G-CNT对WC刀具材料微观组织与裂纹扩展行为的影响规律。结果表明：与单一G相比,三维G-CNT空间结构可进一步提升WC陶瓷刀具材料的性能,G-CNT的质量分数为0.4%时,刀具材料的综合力学性能最优。强韧化机理主要包括G-CNT强弱界面超混杂分布、材料断裂模式转变和裂纹偏转等。     

放电等离子烧结原位制备MoSi_2陶瓷的显微组织与力学性能

以Mo、Si混合粉末为原料,采用放电等离子烧结技术原位制备MoSi_2陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度计、电子万能材料试验机等,研究1 300,1 400和1 500℃下烧结的MoSi_2陶瓷物相组成、微观结构及力学性能。结果表明:MoSi_2陶瓷由MoSi_2和少量Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)及SiO_2组成;随烧结温度升高,第二相Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)含量增多,并发生Mo_5Si_3向Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)的相转变;第二相Mo_5Si_3/Mo_(4.8)Si_3C_(0.6)含量增多可细化基体组织,材料沿晶断裂的比例增加,具有一定的强韧化作用;1 500℃烧结的MoSi_2陶瓷综合性能最佳,其致密度为99.5%,维氏硬度为9.8 GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为313 MPa和2.9 MPa·m~(1/2)。     

氧化铁掺杂对氧化锆陶瓷组织与抗弯强度的影响

在高纯钇稳定氧化锆(yttrium stabilized zirconia,即Y-TZP)多晶陶瓷粉末中掺杂0~1%Fe_2O_3(掺杂量为质量分数,下同),通过压制与烧结制备Fe_2O_3掺杂氧化锆陶瓷,研究Fe_2O_3对陶瓷密度、相组成以及抗弯强度的影响。结果表明,Fe_2O_3掺杂使ZrO_2产生晶格畸变,并使ZrO_2陶瓷的相组成发生改变,四方相含量(t-ZrO_2)增多。不添加Fe_2O_3时,Y-TZP陶瓷的单斜相(m-ZrO_2)和四方相(t-ZrO_2)含量(质量分数,下同)分别为64.1%和35.9%,随Fe_2O_3逐渐增加至1%,m-ZrO_2的含量降低至22.6%,t-ZrO_2含量相应增加至75.9%。在部分稳定氧化锆中掺杂适量Fe_2O_3有利于提高陶瓷的性能,随掺杂量从0.2%增加至0.6%,Y-TZP陶瓷的相对密度由98.89%增加至99.30%,抗弯强度由482 MPa增加至569 MPa;而当Fe_2O_3含量进一步增加至1.0%时,相对密度下降至97.90%,抗弯强度降至510 MPa。     

石墨烯含量对陶瓷层微观结构及耐蚀性能的影响

通过在Na_2SiO_3-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,研究了石墨烯含量对镁锂合金表面含碳陶瓷层形貌、物相组成以及厚度等的影响。采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究了镁锂合金表面含碳陶瓷层在3. 5%NaCl溶液中的腐蚀过程。其结果表明,随着石墨烯含量的升高,含碳陶瓷层表面微孔分布趋于均匀,其陶瓷层厚度和致密性也得到明显的提高。含碳陶瓷层主要由SiO_2,Mg_2SiO_4以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于表面陶瓷层中。在3. 5%NaCl溶液中浸泡30 min后,未添加石墨烯制备的陶瓷层自腐蚀电流密度为3. 12×10~(-6)m A·cm~(-2),自腐蚀电位为-1. 623 V;而当石墨烯含量为10 ml·L~(-1)时,制备的含碳陶瓷层自腐蚀电流密度和自腐蚀电位则分别降低到2. 69×10~(-7)mA·cm~(-2)和-1. 568 V。阻抗谱数据表明陶瓷层的阻抗模值随着石墨烯含量的升高呈现出先增加后降低的趋势,且陶瓷层的耐蚀性主要由致密层特性决定。     

搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料.通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料.通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯...     

发动机用石墨烯表面镀Cu增强钛基复合材料的制备及力学性能

通过微波烧结法制备石墨烯(GNPs)表面镀Cu增强钛基(Ti6Al4V)复合材料,探讨石墨烯表面镀Cu后对钛基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆一层较均匀分布的Cu颗粒;石墨烯与基体Ti界面反应严重,容易生成粒径为2~5μm的TiC,石墨烯表面镀Cu后,界面反应产生的TiC含量更多,同时生成了Ti_2Cu相;相比于单纯外加石墨烯,石墨烯表面镀Cu后,提高了复合材料的力学性能,其相对密度、显微硬度、抗压强度分别达到95.48%、468 HV_(0.1)、1 406 MPa;室温磨损机制由基体(Ti6Al4V)的磨粒磨损转变为GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的黏着磨损。     

不同原料凝胶注模制备莫来石陶瓷的结构与性能

分别以溶胶-凝胶法制备的莫来石粉末和分析纯级氧化铝/氧化硅混合粉末为原料,经过凝胶注模成形后,在1 400~1 600℃温度下无压烧结,制备莫来石陶瓷,研究原料种类及烧结温度对莫来石陶瓷的显微结构、力学性能和抗热震性能的影响。结果表明:以溶胶-凝胶法制得的莫来石粉末为原料时,随烧结温度升高,陶瓷的密度和抗弯强度都是先升高后降低,烧结温度为1 500℃时,材料的密度和抗弯强度最高,分别为3.13 g/cm~3和155.85MPa,经过5次1 400℃?100℃沸水间热震后抗弯强度保留率达54.99%。以氧化铝/氧化硅混合粉末为原料时,起始烧结温度降低,1 400℃下烧结的陶瓷即具有较高的密度和抗弯强度,分别为3.01 g/cm~3和106.40 MPa,热震后的抗弯强度保留率为77.80%。抗弯强度随烧结温度升高而下降,烧结温度为1 600℃时抗弯强度下降至74.21MPa。     

Ti-B-N纳米复合薄膜的制备及结构和力学性能

利用反应磁控溅射方法在(100)单晶硅和高速钢(W18Cr4V)基片上制备出不同B含量的Ti-B-N纳米复合薄膜.使用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了Ti-B-N纳米复合薄膜的组织结构,并用纳米压痕仪测试了它们的纳米硬度和弹性模量.结果表明:通过改变TiB₂靶功率和Ti靶功率的方法可制备出非晶-纳米晶复合结构的Ti-B-N薄膜;Ti-B-N薄膜中主要含有TiN纳米晶,随着B含量的增加,形成的TiN纳米晶尺寸变小,非晶成分增加;当B含量很高时会出现很小的TiB₂纳米晶,此时薄膜性能不好;当TiN晶粒尺寸为5 nm左右时,Ti-B-N薄膜力学性能最优,纳米硬度和弹性模量分别达到32.7 GPa和350.3 GPa.     

陶瓷颗粒增强扩散合金化钢复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金工艺制备了陶瓷颗粒增强Fe?0.5Mo?1.75Ni?1.5Cu?0.7C扩散合金化钢复合材料,选用的陶瓷颗粒为SiC、TiC和TiB₂。采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了烧结材料微观结构,并对烧结材料的硬度、强度和摩擦磨损性能进行了测试。结果表明,由于SiC和TiB₂与基体的化学相容性好,陶瓷颗粒与基体界面结合良好;由于TiC颗粒具有极高的化学稳定性,TiC颗粒与基体界面结合情况不理想。随着陶瓷相含量（质量分数）的增加,添加SiC和TiC的烧结试样相对密度降低;添加TiB₂的烧结试样相对密度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷含量增加,添加SiC和TiB₂烧结试样的硬度增大,当陶瓷相质量分数超过1.2%时,硬度增加缓慢;添加TiC烧结试样的硬度先增加后降低,当添加TiC质量分数为0.9%时达到最大值。随着陶瓷相含量增加,添加SiC和TiC烧结试样的强度降低,少量添加SiC对强度没有明显损害;添加TiB₂烧结试样的强度先增加后降低,当添加TiB₂质量分数为0.6%时达到最大值（971.7MPa）,比基体提高了14.1%以上。添加陶瓷相对烧结钢性能的积极影响依次是TiB₂、SiC和TiC。     

氧化石墨烯二氧化钛复合材料的制备与表征

以氧化石墨烯和工业钛液为原料,采用水热合成方法制备了氧化石墨烯二氧化钛复合材料。复合材料的外观形貌用扫描电镜(SEM)进行分析。材料基团结构用红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行分析。光催化性能用紫外可见光谱(UV-vis)仪进行分析。结果发现氧化石墨烯加入使二氧化钛形态由球粒状变化为片层结构基础上带孔洞结构的球状颗粒。XRD分析表明氧化石墨烯加入有利于锐钛型二氧化钛生成。在一定范围内,随氧化石墨烯用量的增加,复合材料的光催化性能提升,表明氧化石墨烯的加入有利于光吸收。     

高温氢还原法制备纳米硅/石墨烯复合材料的结构与电化学性能

将Hummers法制备的氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与纳米硅粉进行超声复合和高温氢还原,制备锂离子电池用纳米硅/石墨烯(Si/G)复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和Raman光谱分析,对Si/G复合材料的形貌与结构进行分析与表征,并测试其电化学性能。结果表明,通过高温氢还原,氧化石墨烯全部还原为石墨烯,无其它杂质相生成。石墨烯包覆在纳米硅颗粒表面,形成层状复合结构;与纯纳米硅粉相比,Si/G复合材料的电化学性能明显提高,在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量为2 915.0(m A·h)/g,首次充电比容量为1 080.5(m A·h)/g,20次循环后比容量稳定在969.6(m A·h)/g,库伦效率为99.8%;而纯纳米硅粉的首次放电比容量和首次充电比容量分别为932.7和349.4(m A·h)/g,20次循环后比容量仅为6.4(m A·h)/g。     

热压法制备W-Mo-Cr-Al_2O_3复合材料的微观结构与力学性能

以亚微米级W、Mo、Al2O3粉末和微米级Cr粉为原料,在1 600℃下热压制备W-Mo-Cr-Al2O3复合材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究该复合材料的微观结构和断口形貌,测试复合材料的力学性能,对其断裂模式进行分析,并研究Al2O3含量对W-Mo-Cr-Al2O3复合材料性能的影响。结果表明:W-Mo-Cr-Al2O3复合材料中存在分布均匀的富W,Cr(W,Mo)金属相和Al2O3陶瓷相。W、Mo、Cr之间可以部分溶解,特别是Cr溶于Al2O3可增强金属相和陶瓷相的结合,使材料具有很高的强度和韧性。随Al2O3含量(体积分数)从10%提高到30%,材料的硬度提高17%,但抗弯强度和韧性分别降低8%和3%。复合材料的断裂模式为沿富W相/Al2O3相的界面、富W相/Cr(W,Mo)相界面及Cr(W,Mo)相/Al2O3相界面的沿晶断裂和Cr(W,Mo)相的穿晶断裂。