MoSi_2对注凝成型HfB2超高温陶瓷材料性能的影响

在Ph为10.9,分散剂PMAA-NH4为8vol%,固体含量为40vol%的条件下采用注凝成型技术制备了HfB2-(5%～15wt%)MoSi_2超高温陶瓷坯体,密度达到4.25 g/cm~3以上,在氩气气氛下1950 ℃保温30 min烧成.采用X射线衍射仪、扫描电镜等分析方法研究了添加剂MoSi_2对HfB2超高温陶瓷材料性能的影响、烧结体的物相组成和显微结构.结果表明:添加剂MoSi_2可有效促进HfB2超高温陶瓷材料的致密化,随着MoSi_2加入量的提高,HfB2超高温陶瓷材料的力学性能不断提高,当加入量为15%时,可得到显微硬度为9.8 Gpa,抗弯强度为389.7 Mpa,断裂韧性为3.7 Mpa·m~(1/2)的HfB2超高温陶瓷材料.     

Ti-43Al-8.5V-Y合金的拉伸断裂试验研究

进行了常温和550℃下Ti-43Al-8.5V-Y合金的静态拉伸试验,分析了β相的引入对γ-TiAl基合金力学性能的影响。结果表明:V元素促使球状α_2相和条带状β相的形成,β相提高了材料的高温塑性同时降低了材料强度;Ti-43Al-8.5V-Y合金常温拉伸断裂的主要形式是准解理断裂,存在部分穿晶断裂,晶间的β相断裂是合金破坏的主要原因;孔洞的增殖以及与穿层裂纹的相互连通是该合金高温断裂的主要原因。     

O''-Sialon-ZrO2-SiC(nm)的制备及力学性能

采用热压烧结工艺合成了O’ Sialon -ZrO2 -SiC(nm) 复合材料 ,研究了该复合材料的力学性能及显微结构。结果表明 ,材料抗折强度随温度的变化属Ⅰ类曲线变化规律 ,Sialon、SiC多晶以及晶粒粗大、层状结构SiC的存在可能是导致材料强度不高的主要原因。断口的显微结构研究表明 ,复合材料在室温时的断裂以穿晶断裂为主 ,中、高温时则为沿晶断裂     

O''''-Sialon-ZrO2-SiC(nm)的制备及力学性能

采用热压烧结工艺合成了O'-SialonZrO2-SiC(nm)复合材料,研究了该复合材料的力学性能及显微结构.结果表明,材料抗折强度随温度的变化属Ⅰ类曲线变化规律,Sialon、SiC多晶以及晶粒粗大、层状结构SiC的存在可能是导致材料强度不高的主要原因.断口的显微结构研究表明,复合材料在室温时的断裂以穿晶断裂为主,中、高温时则为沿晶断裂.     

多孔氮化硅微观组织结构对力学性能的影响

通过添加造孔剂苯甲酸,利用气氛压力烧结技术制备出了不同气孔率(40%～70%)的多孔氮化硅陶瓷,研究了显微结构对材料力学性能的影响;通过分析发现发育较好的长柱状β-氮化硅晶粒保证了材料获得良好的室温力学性能;而材料密度低、晶粒发育不完全是多孔氮化硅陶瓷力学性能下降的主要原因。本文制备的多孔氮化硅断裂形式为沿晶和穿晶断裂模式,当陶瓷气孔率为52%时,弯曲强度为195MPa。     

不同烧结温度制备的双相磷酸钙生物陶瓷及其力学性能研究

以煅烧缺钙磷灰石制备的双相磷酸钙(BCP)粉体为原料,采用热压烧结的方法制备了一种可用于骨替代、力学性能优良的生物陶瓷材料.研究了烧结温度对BCP陶瓷力学性能、物相组成和微观形貌的影响.当烧结温度为1100℃和1150℃时,BCP陶瓷的物相组成为HA和β-TCP,断裂方式以穿晶断裂为主;当烧结温度为1200℃时,BCP陶瓷的物相组成为HA和α-TCP,断裂方式为穿晶和沿晶混合断裂模式.当烧结温度为1150℃时,BCP陶瓷的弯曲强度和断裂韧性最高,分别为98 MPa和0.99 MPa·m1/2.     

CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系可切削玻璃陶瓷的显微结构和性能

在CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系新型钙云母可切削玻璃陶瓷体系中,研究分析了不同显微结构对性能的影响.板条形、长径比大的晶粒相互交错地分布,通过裂纹偏转增韧,通过穿晶断裂的方式增强.同时,这种显微结构也赋予材料良好的加工性.球晶则不利于材料的加工,含球晶的玻璃陶瓷力学性能也较差.     

WC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响研究

用传统的粉末冶金方法制备了不同WC含量的超细Ti(C,N)基金属陶瓷试样,运用SEM,EDX等手段对材料的显微组织进行了表征分析,并用这些显微组织的特征和差异解释了材料宏观力学性能的特点.结果表明,金属陶瓷的组织为典型的两相结构特征,其中陶瓷相的芯、壳结构(core/timstructure)与溶解析出机制有关.少量WC的加入能提高材料的力学性能.断口SEM分析表明:断裂机理为典型的混合型断裂(穿晶断裂和沿晶断裂),金属相存在着明显撕裂的痕迹.     

ZrB2-SiC复合材料凝胶注模成型初探

研究了ZrB2-SiC复合材料的凝胶注模成型技术。着重讨论了分散剂、pH值、固相体积含量、有机单体等对ZrB2-SiC复合材料料浆的影响;分析了凝胶注模成型后,排胶前复合材料素坯断面的显微结构以及相对应的烧结体的显微结构。结果表明:当分散剂用量为8.74‰(质量分数),pH为10.8,有机单体含量为3.1%时,可制得固相体积含量为40%,粘度为610mPa.s的ZrB2-SiC复合浆料,此时烧结体的断面主要以穿晶断裂为主;凝胶注模成型的坯体内部的有机聚合物网络因高温而完全分解,使素坯的气孔分布较均匀,利于烧结体致密度的提高。     

TiAl／Zro2复合材料的制备与性能研究

研究了采用高能球磨工艺与热压烧结方法制备的TiAl／ZrO2陶瓷基复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构。结果表明：TiAl质量分数为40％时,材料的致密度、维氏硬度、室温抗弯强度、断裂韧性分别达99％、13．7GPa、261．2MPa、3．2MPa·m1/2。大量穿晶断裂导致复合材料韧性较低。     

预制体结构对炭／炭复合材料力学性能影响

四种用于制备炭／炭（C／C）复合材料的预制体，即1K发布叠层坯体（1#坯体），3K发布叠层坯体（4#坯体），发市 炭纸叠层坯体（2#坯体），特殊炭毡 发布叠层坯体（3#坯本），并探索了预制体结构对C／C复合材料力学性能影响．研究表明：用1#坯体制备的C／C复合材料弯曲强度最高，2#坏体制备的材料弯曲强度最低，随著炭纤维（CF）体积含量的增加，用四种坯体制备的材料弯曲强度增大。确定了弯曲强度的优化配方．     

纤维种类对C/C-SiC复合材料力学性能的影响

分别以PAN基预氧丝和炭纤维为原材料,采用准三维针刺工艺制备2种纤维预制体,然后采用化学气相渗积(CVI)工艺制备出密度相近的C/C复合材料坯体,最后对坯体进行熔融渗硅处理得到C/C-SiC复合材料,研究了纤维种类对C/C-SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响。结果表明:纤维种类对C/C-SiC复合材料的力学性能和断裂机理有显著影响,炭纤维增强C/C-SiC复合材料的弯曲强度较高,达到140.3 MPa,断裂失效模式为"假塑性"断裂;预氧丝C/C-SiC复合材料的弯曲强度较低,为112.6 MPa,呈脆性断裂。产生以上结果的主要原因是增强纤维的力学性能不同,纤维表面形貌不同,进而导致所制备的C/C-SiC复合材料增强纤维与基体的结合强度不同。     

ZrO2-Al2O3-TiC纳微米复合陶瓷模具材料的研究

以钇稳定四方氧化锆(Y-TZP)、Al2O3、纳米级的TiC为主要原料,采用真空热压烧结工艺,制备了ZrO2-Al2O3-TiC纳微米复合陶瓷模具材料.研究了该材料的力学性能和微观结构.研究结果表明:当TiC含量为20vol%,Y2O3含量为3mol%时,制备的ZrO2-Al2O3-TiC复合陶瓷模具材料具有良好的力学性能.抗弯强度、断裂韧性和硬度分别达到824 MPa、10.7 MPa·m1/2和11.67 GPa.晶粒细化、穿晶断裂、颗粒桥联、裂纹偏转和相变增韧是主要的增韧补强机理.     

MoSi_2-SiC复合材料的制备及其抗氧化性研究

先以SiC(粒度分别为≤2.5、≤0.062 mm)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混练、成型、烘干后得到SiC坯体,再用MoSi_2微粉(d_(50)=3μm)掩埋SiC坯体,在真空条件下2 000℃保温3 h进行熔渗烧结,以直接熔渗法制备出MoSi_2-SiC复合材料,并与R-SiC和Si_3N_4-SiC材料一起进行在空气中于1 600℃的静态抗氧化试验,以对比研究其抗氧化性能。结果表明:经1 600℃氧化75 h后,Mo Si_2-SiC复合材料的抗氧化性优于R-Si C、Si_3N_4-SiC材料的;Mo Si_2在烧结过程中部分发生分解生成了Mo_5Si_3,Mo Si_2、Mo_5Si_3填充于Si C的内部并实现烧结致密化,使Mo Si_2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7%;Mo Si_2-SiC复合材料中Mo Si_2、Mo_5Si_3含量(w)分别为10%~15%、3%~5%,1 000℃下的热导率为46.5 W·m~(-1)·K~(-1),显著高于R-SiC和Si_3N_4-SiC材料的。     

Ti（C，N）基金属陶瓷的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备了Ti（C,N）基金属陶瓷复合材料。借助于SEM和XRD分别分析了其显微结构和组分,并测试了其力学性能和相对密度。实验结果表明：其晶粒较细、均匀,具有明显的黑芯-灰壳结构,气孔较少,致密度较高。断裂机理主要是沿晶断裂,部分为混合型断裂（穿晶断裂和沿晶断裂）。金属相存在着明显的撕裂棱。其维氏硬度22．74GPa,断裂韧性10．1MPa·m^1／2,抗弯强度1192．83MPa,相对密度达到了99．12％。     

β-SiAlON结合刚玉砖的高温力学性能与显微结构

以常用的刚玉砖和低蠕变高铝砖作对比材料,研究了β-SiAlON(包括氧化铝基β-SiAlON和矾土基β-SiAlON)结合刚玉砖的高温力学性能、显微结构特征和断裂特征。结果表明:(1)β-SiAlON结合刚玉砖在1 400℃时的抗折强度是刚玉砖和低蠕变高铝砖的5倍以上,其塑性变形开始温度和粘滞流动开始温度都较刚玉砖和高铝砖的高200~300℃,在相同条件下,其高温蠕变变形率仅为低蠕变高铝砖的10%~20%;(2)在β-SiAlON结合刚玉砖中,主晶相刚玉颗粒构成了砖体的骨架结构,原位生成的β-SiAlON晶体填充于刚玉颗粒的间隙中,与粒状刚玉结合紧密,这种结构特征增强了复合材料的高温力学性能;(3)在1 400℃高温下,β-SiAlON结合刚玉砖的断裂方式是以穿颗粒断裂为主的混合断裂。     

地砖坯体压制时裂断的力学分析

在生产地砖坯体过程中,由于压力的设定或粉料的级配、湿度变化往往产生坯体一压制出来就有裂断现象出现。应如何设定压机的压制力呢? 坯体是由瘠性材料压制而成,是一种脆性材料,本文运用材料力学中适用于脆性材料的第二强度理论来分析坯体出现断裂的力学机理,作一个粗略的探讨。 一、坯体的受力及基本假设 1.坯体的受力 坯体的受力情况如图1(a)所示。坯体受压制力P_Y及背压,摩擦力Pm,模框的反作用力Px和Pz。 2.基本假设 坯体一般较薄,Px、Pz可视为沿高度方     

纳米CaF2对自润滑陶瓷材料力学性能的影响

采用真空热压烧结工艺制备一种添加纳米固体润滑剂CaF2的新型自润滑陶瓷材料,其力学性能显著高于添加微米CaF2的自润滑陶瓷材料,并且断裂韧性高于不含CaF2的复合陶瓷材料。结果表明:烧结后纳米CaF2主要位于基体晶粒内部,形成晶内型纳米结构。相比于添加微米CaF2,添加纳米CaF2时复合陶瓷材料的弹性模量增加了34%,这是材料硬度改善的主要原因。纳米CaF2诱发的穿晶断裂有助于提高复合陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,裂纹偏转是添加纳米CaF2的复合陶瓷材料的主要增韧机制。     

掺杂Al_2O_3的CeO_2材料显微形貌观察

对掺杂Al2O3的CeO2基固体电解质材料表面及断口形貌进行了扫描电子显微镜观察。实验发现，Al2O3可以起到有效的强化晶界作用，使断裂形式由沿晶断裂变为穿晶断裂为主。分析认为，Al2O3的强化作用是由于两方面的因素造成的：首先是掺杂Al2O3会导致压缩性应力，其次是晶界处的Al2O3使微裂纹偏转。     

烧结温度对BN-ZrB_2-ZrO_2复相陶瓷结构与性能的影响

以h-BN为基体材料,ZrO2、AlN、B2O3和Si等为改性剂,采用反应热压烧结工艺制备BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷,研究了烧结温度对BN基复相陶瓷物相组成、致密化、微观结构及力学性能的影响。结果表明:提高烧结温度可促进ZrB2相的形成,烧结后的复合陶瓷中出现SiAlON相;随烧结温度升高,样品相对密度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高后降低趋势,烧结温度为1 900℃时材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性最高,分别为95.2%、226.0MPa和3.4MPa·m1/2。ZrB2相的存在显著提高了BN基复相陶瓷的力学性能。与热压烧结纯BN陶瓷相比,BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷的抗弯强度提高了183%,且该复相陶瓷主要以沿晶断裂为主,高温下烧结的样品中出现晶粒拔出现象,并伴随有少量穿晶断裂。