W-Ni/Yb_2O_3复合材料的制备及烧结性能

采用化学镀获得Ni-Yb_2O_3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同质量分数的W-(0.2%,0.5%,1%,2%)Ni/Yb_2O_3复合粉末,最后在1600℃下烧结3 h获得了W-Ni/Yb_2O_3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了Ni-Yb_2O_3复合粉体形貌、W-Ni/Yb_2O_3复合材料表面形貌,测定了W-Ni/Yb_2O_3复合材料相对密度、显微硬度和热导率。结果表明,W-Ni/Yb_2O_3复合材料的相对密度和显微硬度随着Ni-Yb_2O_3含量增加而增加,Ni-Yb_2O_3的加入促进了钨基材料的烧结致密化;同时,添加Ni-Yb_2O_3复合粉使钨基材料的晶粒得到细化,但对钨基材料导热性起到降低的作用。     

B_4C对ZrB_2-SiC基陶瓷力学性能和显微结构的影响

采用放电等离子烧结方法(SPS),在烧结温度为1700 ℃下,制备出ZrB_2-SiC-B_4C复合材料,研究了添加不同量的碳化硼(B_4C)对BrB_2-SiC基陶瓷力学性能和微观组织的影响.结果表明:ZrB_2-SiC-5%B_4C(质量分数, 下同)材料的高温强度高于ZrB_2-SiC-3%B_4C材料的高温强度,两种材料的致密度都在95%左右.加入B4C之后,材料的断裂韧性较未加入B4C材料的高.     

反应热压烧结BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料的显微组织与力学性能

采用反应热压烧结工艺制备了BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.ZrB_2由ZrO_2、B4C、C反应生成,反应方程式为2ZrO_2+B_4C+3C=2ZrB_2+4CO↑.通过改变原始ZrO_2的含量,可以得到ZrB_2与ZrO_2比例不同的55%BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料.在1600 ℃,90 min,30 MPa的烧结条件下,复合材料的致密度均达到93%以上.复合材料的抗弯强度、断裂韧性随ZrB_2与ZrO_2比例的降低先升高后降低.当复合材料中ZrB_2与ZrO_2比例的为2.5:1时,复合材料的维氏硬度、抗弯强度、弹性模量、断裂韧性分别为1.74 GPa、291 MPa、118 GPa、4.2 MPa·m~(1/2).     

LaB_6和La_2O_3添加剂对ZrB_2-SiC超高温陶瓷结构与性能的影响

采用SPS工艺制备添加La_2O_3或LaB_6的ZrB_2-SiC陶瓷,测量试样的密度和力学性能,利用扫描电镜和透射电镜观察试样的微观形貌,研究添加镧的不同化合物对ZrB_2-SiC陶瓷显微结构和力学性能的影响,分析添加量对材料力学性能的影响.同时对ZrB_2-SiC-La_2O_3和ZrB_2-SiC-LaB_6陶瓷进行热处理,考察热处理对其力学性能的影响.结果表明,加入2.5%或5%(质量分数, 下同)的La_2O_3或LaB_6添加剂后,材料的室温强度、高温强度、断裂韧性都比无添加剂时要高;当含量相同时,加入LaB_6比La_2O_3更有利于提高陶瓷材料的室温强度;当添加剂的含量为2.5%时,材料的室温强度比较好,当添加剂的含量为5%时,材料的高温强度和断裂韧性比较高.热处理可以提高ZrB_2-SiC-La_2O_3和ZrB_2-SiC-LaB_6陶瓷材料的高温强度.     

纳米ZrB_2粉体放电等离子烧结制备ZrB_2基超高温陶瓷（英文）

采用纳米ZrB_2粉体研究了ZrB_2基超高温陶瓷的放电等离子烧结行为。由于采用纳米粉体,单相ZrB_2在1550℃的低温下即发生快速的致密化烧结。ZrB_2-Si C陶瓷经1800℃放电等离子烧结后可实现完全致密化,并且材料的抗弯曲强度高达1078±162MPa。在1700℃采用放电等离子烧结成功制备了ZrB_2-Si C-Cf复合材料,材料断口表现出明显的纤维拔出现象,导致其具有高的断裂韧性值(6.04 MPa·m~(1/2))和非脆性断裂的模式。同时,ZrB_2-Si C-Cf复合材料具有很高的临界热冲击温差(627℃),表明该材料具有优异的抗热冲击性能。     

常压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷材料

以溶胶凝胶法合成的亚微米级和市售微米级ZrB_2粉体为原料,B4C和Mo为烧结助剂,在氩气气氛下,常压烧结制得ZrB_2-SiC复相超高温陶瓷材料.研究结果表明,亚微米级ZrB_2超细粉体的加入对ZrB_2-SiC复相陶瓷的常压烧结致密化有一定的促进作用,但对材料性能的影响不太明显.当超细粉体占到粉体质量的30%时,材料的相对密度约为97%.复相材料的三点抗弯强度为(327±56) MPa,弹性模量为(365±30) GPa,维氏硬度和断裂韧性分别为(12.30±0.75) GPa和(3.39±0.35) MPa·m~(1/2).另外,从材料的SEM照片明显看出,在压痕棱角尖端出现裂纹分叉现象,同时在裂纹延伸过程中发生偏转,断裂模式多为穿晶断裂,较少为沿晶断裂.     

热压反应烧结制备ZrB2-SiC复合材料的工艺及性能研究

以二硼化锆、正硅酸乙酯、蔗糖为原料,采用溶胶-凝胶法制备ZrB2-SiC前躯体,然后利用热压反应烧结方法,在1800℃,30MPa压力,流动的Ar气氛条件下,制备出高致密的ZrB2-SiC复合材料。其最大相对密度达到99.6%。ZrB2-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC含量的增加先增加后降低。当SiC含量为20%时,ZrB2-SiC复合材料断裂韧性最大达到5.1MPa·m1/2。ZrB2-SiC复合材料的最大弯曲强度为272MPa,比报道出的值要低,这可能与过大的ZrB2晶粒有关。但当SiC含量为30%时,由于出现大量气孔而使材料不致密,从而导致其力学性能下降。     

纳米SiC对BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷结构与力学性能的影响

以h-BN、ZrO_2、SiC粉体为原料,添加8%(质量分数,下同)的A_2O_3-Y_2O_3为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术快速制备了h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷,研究了纳米SiC颗粒添加量对h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加纳米SiC颗粒能有效促进h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的烧结和提高其致密度,复相陶瓷的力学性能随SiC添加量的增大而增大,特别是弹性模量的增加比较显著。在添加25%的纳米SiC时复相陶瓷的力学性能较好,此时复相陶瓷的断裂韧性、抗弯强度和弹性模量分别达到3.24 MPa·m~(1/2)、268.4 MPa和115 GPa。其原因主要是由于细小的SiC颗粒能较好填充复相陶瓷中的空隙,减少相间由于热失配产生的残余应力,增大裂纹扩展时断裂能的消耗,起到晶界钉扎和弥散强化作用,这均有利于复相陶瓷断裂韧性和抗弯强度的提高。     

烧结因素对SPS制备单相ZrB_2陶瓷的影响

以粒径为15μm的ZrB_2粉末作为原料,在烧结温度1800℃、压力30 MPa条件下,采用放电等离子烧结(SPS)制备出单相ZrB_2陶瓷,并研究了不同加热速率和不同保温时间对ZrB_2陶瓷烧结体烧结行为、物相、微观结构、致密度及开、闭孔率的影响。采用XRD、FESEM分别分析了样品的相组成和微观形貌,采用阿基米德排水法测量了样品的致密度、开孔率和闭孔率。结果表明,加热速率和保温时间对ZrB_2陶瓷烧结体的物相、微观结构及致密度等影响显著,并得出加热速率150℃/min和保温时间5 min为最佳烧结工艺,所制备出的ZrB_2陶瓷烧结体纯度高、致密度为95.1%、开孔率为1.2%、闭孔率为3.7%。     

ZrB_2在Al_2O_3-ZrB_2复相陶瓷中的增韧性能（英文）

常压烧结制备了Al_2O_3和20%ZrB_2/Al_2O_3(质量分数)复合陶瓷,用XRD和金相显微镜、SEM分析了其相组成、微观结构、断裂形貌,并用压痕法计算了陶瓷的断裂韧性。结果表明:Al_2O_3陶瓷自1500℃开始其相对密度超过99%,维氏硬度达到18 970 MPa,断裂韧性为(5.2±0.3)MPa·m~(1/2);20%Zr B_2/Al_2O_3复合陶瓷在1450℃时相对密度超过98%,维氏硬度达到18 070 MPa,断裂韧性为(6.7±0.2)MPa·m~(1/2)。微观形貌观察表明,ZrB_2/Al_2O_3复合陶瓷韧性的增加是由于弥散分布的ZrB_2在Al_2O_3陶瓷基体中起到遏制裂纹扩展和钉扎双重作用的结果。     

Si_3N_4-SiC复相耐磨材料的冲蚀磨损性能

以Si粉和SiC为原料,采用半干法冷等静压成型,通过反应烧结成功制备了Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.并将其和95Al_2O_3耐磨陶瓷在以水和SiC混合颗粒为冲蚀介质实验条件下,进行液固两相流冲蚀磨损对比实验.结果表明:原料中Si粉加入量为40%～80%(质量分数)试样的耐冲蚀磨损性能优于95Al_2O_3耐磨陶瓷.原料中Si粉加入量为70%试样的耐固液两相流冲蚀磨损性能最好,在平均线速度分别为132和67 m/min的实验条件下的冲蚀率分别仅为0.87%和0.30%.此外,通过SEM观察了冲蚀后试样的显微形貌,探讨了其耐液固两相流冲蚀磨损的机理.     

ZrB_2-SiC陶瓷基复合材料抗氧化性能的研究

将C纤维增强不同成分配比的ZrB_2-SiC复相陶瓷在1400 ℃下进行静态抗氧化实验,研究了成分配比及氧化时间对材料氧化过程的影响.通过分析氧化后材料的氧化增重率、氧化试样的背散射电子照片,研究氧化过程中ZrB_2-SiC陶瓷微观结构的变化,在此基础上探讨该温度下材料氧化的微观机制.结果表明,氧化初期形成的玻璃相在试样表面形成了一层有效的保护层,这层氧化膜保护层使得该复相陶瓷的氧化机制由反应控制向扩散控制转变,并阻止了材料内部被进一步氧化,且随氧化时间的延长这种保护作用更为明显.     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧机制的探讨

采用氮气保护热压烧结工艺制备Al_2O_3/LiTaO_3(简称ALT)陶瓷基复合材料,研究了Al_2O_3颗粒对LiTaO_3压电陶瓷增强增韧的机制.结果表明,ALT陶瓷复合材料的相对密度比烧结纯LiTaO_3陶瓷的高得多,且其各项力学性能均有明显的提高;Al_2O_3的加入起到烧结助剂的作用;Al_2O_3第二相加入后对LiTaO_3压电陶瓷起到弥散强化作用,其增韧机理为ALT复合材料中残余应力场和裂纹偏转增韧.     

B_2O_3添加对(Zn_(0.5)Mg_(0.5))Nb_2O_6陶瓷微波介电性能的影响

研究了B_2O_3助烧剂对(Zn_0.5Mg_0.5)Nb_2O_6陶瓷的烧结温度、微观结构、相结构及微波介电性能的影响.结果表明,助烧剂B_2O_3的添加有助于降低(Zn_0.5Mg_0.5)Nb_2O_6陶瓷的烧结温度,可以将(Zn_0.5Mg_0.5)Nb_2O_6陶瓷的烧结温度降低到950 ℃.其中掺杂2%B_2O_3(质量分数,下同)的(Zn_0.5Mg_0.5)Nb_2O_6陶瓷,在950 ℃烧结可获得结构致密的烧结体,并且具有较佳的介电性能:ε_r = 20.7,Q×f= 60156 GHz.     

烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷组织性能的影响

将透辉石和AlTiB中间合金添加到Al_2O_3基体中,采用无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料,建立了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度影响的预测模型,研究了无压烧结温度和保温时间对透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料力学性能和微观结构的影响.结果表明,所建立的模型较好的预测了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度的影响趋势,Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷最佳烧结工艺为烧结温度1520℃和保温时间180min;烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷材料气孔率、晶粒间结合强度、粒径大小和断裂机制等因素产生较大的影响,并由此影响材料的相对密度和力学性能.     

外加FeSi75对Sialon-Si_3N_4-SiC耐液固两相流冲蚀磨损的影响

以工业级Si_3N_4粉、FeSi75合金粉、Al_2O_3微粉、SiC颗粒等为原料,在最终温度1450 ℃下保温3 h,氮化反应烧成制备了Sialon-Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.采用XRD、SEM等方法分析研究了外加FeSi75合金粉在0%～20%(质量分数, 下同)范围内的不同加入量对制得的复相耐磨材料性能和液固两相流冲蚀磨损的影响.结果表明:当外加FeSi75合金粉达到20%时,试样的体积密度为2.54 g/cm~3,抗弯强度达到71.38 MPa.随着FeSi75合金粉的增加,其耐液固两相流冲蚀磨损性能得到改善,加入20%FeSi75合金粉的试样,在相同实验条件下具有比95 Al_2O_3瓷更优的耐液固两相流冲蚀磨损的性能.