ZrO2／MoSi2纳米复合陶瓷显微结构和性能

热压合成制备ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷。显微结构和力学性能测试分析表明：复合陶瓷中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合陶瓷断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特征。ZrO2/MoSi2纳米复合与MoSi2陶瓷相比综合力学性能较好。     

ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷显微结构和性能

热压合成制备ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷.显微结构和力学性能测试分析表明复合陶瓷中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合陶瓷断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特征.ZrO2/MoSi2纳米复合与MoSi2陶瓷相比综合力学性能较好.     

纳米组织锆合金氧化过程中ZrO2晶粒生长特性

研究了673 K,10.3 MPa条件下纳米锆合金氧化膜中ZrO2晶粒尺寸长大规律.结果表明,在纳米结构基底上形成的ZrO2,晶粒尺寸均小于在粗晶基底上所形成的ZrO2晶粒尺寸;在纳米结构基底上形成的ZrO2晶粒长大速率小于在粗晶基底上所形成的ZrO2晶粒长大速率.组织纳米化促进了更小尺寸ZrO2的形成,影响了ZrO2晶粒长大动力学过程.     

包覆型ZrO2复合Al2O3基陶瓷

用表面被覆3 mol%Y2O3的纳米ZrO2复合Al2O3基陶瓷,研究包覆型ZrO2对Al2O3基陶瓷显微结构及对力学性能的影响.包覆型纳米ZrO2的加入,可改善Al2O3基陶瓷的显微结构.在ZrO2加入量达到9ψ/%时,ZrO2可有效阻碍Al2O3晶粒的异常长大,获得了细晶结构的陶瓷材料.包覆型ZrO2复合Al2O3基陶瓷材料的韧化机制不同于微米级ZrO2复合的材料,主要是通过残余应力场增韧,而不是相变增韧.     

纳米化组织处理对锆合金氧化过程中ZrO2晶格常数变化的影响

研究了纳米结构锆合金氧化过程中ZrO2晶格常数的变化.结果表明,氧化过程中,纳米组织合金基底上形成的ZrO2晶格常数变化与普通粗晶基底上形成的ZrO2晶格常数变化有显著不同.纳米组织合金基底上形成的t-ZrO2,晶胞体积在氧化过程中不断缩小,由t-ZrO2转变形成的m-ZrO2晶胞体积也在不断减小;而普通粗晶基底上形成的t-ZrO2晶胞体积减小时,转变形成的m-ZrO2晶胞体积却在不断膨胀.对此并进行了分析讨论.     

超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y)成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,以超重力下燃烧合成技术,制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积新型复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系。XRD、SEM与EDS表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,且周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的α-Al2O3晶及少量的共晶团组织。相比于国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),试验Al2O3/33ZrO2(4Y)强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但在弯曲强度与断裂韧度却分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致。     

超重力下燃烧合成Al2O3／ZrO2的成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,在超重力下燃烧合成制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系.XRD、SEM与EDS分析表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,其周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的αAl2O3晶及少量的共晶团组织.与国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),Al2O3/33ZrO2(4Y)复合陶瓷比较强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但弯曲强度与断裂韧度却比国外同类材料分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致.     

ZrO2-云母复相微晶玻璃的微观组织研究

在以氟金云母KMg3Si3AlO10F2为主晶相的微晶玻璃中，以CaO替换部分K2O，同时再添加适量的ZrO2，可得到ZrO2-云母复相微晶玻璃。用XRD，SEM及EDXS研究了ZrO2的添加对可切削微晶玻璃中云母析晶性能及显微组织的影响。结果表明，ZrO2可以通过影响分相而促进玻璃的析晶；在CaO稳定的作用下，能够析出较多的t-ZrO2;ZrO2的加入能明显抑制云母晶体的长大，由于ZrO2的浓度起伏，析出不同形态的组织结构。     

Al2O3/ZrO2快速凝固复合陶瓷显微结构与力学行为

通过在铝热剂中引入适量的ZrO2粉末,基于铝热氧化-还原反应、重力下陶瓷/金属液相分离,以大过冷条件下熔体共晶生长方式,制备出以ZrO2正方相纳微米纤维镶嵌于其上且长径比为8.0～12.0的蓝宝石棒晶及少量α- Al2O3片晶为基体的Al2O3/ZrO2自生复合陶瓷.通过材料力学性能测试与裂纹扩展路径观察,研究复合陶瓷显微结构与其力学行为之间的关系.结果表明,复合陶瓷的弯曲强度与断裂韧度分别达到1 256 MPa与13.2 MPa·m1/2;分布于蓝宝石棒晶上大量的面间距为纳微米尺度的Al2O3/ZrO2两相低能界面及残余压应力,使蓝宝石棒晶与陶瓷基体得以强化,迫使裂纹沿蓝宝石棒晶边界偏转;同时,因处于裂纹尖端尾部的蓝宝石棒晶桥接与拔出、α- Al2O3片晶桥接与摩擦互锁等效应,又使裂纹扩展呈现出强烈的稳定化倾向.     

燃烧合成高强韧Al2O3／YSZ共晶系复合管陶瓷内衬

基于燃烧合成理论，在铝热剂中添加ZrO2（4Y）粉末，采用离心技术制备出了高强度、高韧性的Al2O3／YSZ共晶系陶瓷内衬复合管，并研究了离心力、共晶成分对陶瓷内衬显微结构、力学性能及强韧化本质的影响。实验发现，在离心力大于200GPa条件下，熔体以远离平衡态下的共晶方式生长，形成以Al2O3为基体、具有共晶结构的棒晶组织；且存在于棒晶上的ZrO2四方相纤维直径己达到纳微米尺度，使陶瓷基体得以强化和韧化，从而保证Al2O3／YSZ共晶系陶瓷内衬复合管具有较高的综合力学性能。     

ZrO2热障涂层残余应力分析

用扫描电子显微镜(SEM)观察了等离子喷涂ZrO2涂层的显微结构,并用X射线衍射法(XRD)测试了ZrO2涂层相的组成和残余应力.同时测试了激光冲击处理和激光热处理后的ZrO2涂层残余应力分布,分析了热障涂层残余应力形成机理.结果表明,等离子喷涂ZrO2涂层表面残余应力均为拉应力,其均值为179.2MPa,经激光表面处理后的ZrO2涂层残余应力均表现为压应力;热应力对涂层残余应力贡献最大,当热应力超过涂层结合强度时,涂层脱落,通过控制涂层残余应力可以提高涂层界面结合强度.     

机械振动对燃烧合成Al2O3／ZrO2（3Y）自增韧复合陶瓷的影响

基于燃烧合成制备Al2O3／ZrO2（3Y）自增韧复合陶瓷，研究了机械振动工艺对陶瓷显微结构与力学性能的影响。经研究发现，施以机械振动并相应提高振频，可通过引入惯性力，提高陶瓷熔体实际温度，促进陶瓷致密；并且，施以机械振动并相应提高振频，不仅因增大陶瓷熔体过冷度与凝固速率、细化棒晶组织并降低棒晶内纳微米纤维尺寸，使陶瓷得以强化，而且又可通过细化棒晶组织并增大其长径比，增强棒晶裂纹桥接与拔出效应，使材料韧性又得以提升。     

ZrO2增韧MoSi2的作用机制与KIC测试方法的响应关系

采用两种具有代表意义的KIC测试方法 ,对两类试验材料 (0Y ZrO2 /MoSi2 基复合材料和2 5Y ZrO2 /MoSi2 基复合材料 )的断裂韧度进行了对比和分析 ,探讨了两类ZrO2 增韧机制所伴随的两类显微结构对断裂韧度测试方法的不同响应关系和内在作用机制。     

非晶原位晶化法制备纳米微晶陶瓷

用非晶原位晶化法制备纳米陶瓷可克服粉末烧结法中组成不均匀、存在残留气孔和晶粒在烧结过程中快速长大等难题,具有对起始原料的粒度要求不高、晶相含量、结晶形貌和晶粒尺寸可控等优点.本文以天然矿物和工业废渣为主要原料,将粗的原料在1350～1550℃高温下熔融为均质的玻璃体,成型并退火后在适宜的热处理制度下进行核化和晶化,获得了组成均匀、结构致密、晶粒尺寸在纳米或亚微米级的陶瓷材料.结果表明以CaF2为晶核剂可获得具有球状纳米级晶粒的显微结构,主晶相为硅灰石(β-CaSiO3)和透辉石(CaMg(SiO3)2);加入钢渣和高炉渣可得到具有针柱状结晶的微晶陶瓷,其显微硬度超过12 GPa,弯曲强度达366 MPa引入10%和15%ZrO2的Al2O3-SiO2-ZrO2系玻璃经1200℃晶化处理后具有显著不同的显微结构.     

水热电化学法制备HA／ZrO2复合涂层

采用水热电化学法成功制备了HA/ZrO2复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性进行了研究,并探讨了ZrO2的复合对涂层结合强度和生物活性的影响.结果表明当温度小于200℃时,得到缺钙磷灰石Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x(calcium deficient hydroxyapatite,简称CDHA,0≤x≤1)和ZrO2的复合涂层,温度在200℃时,得到HA/ZrO2复合涂层;经焙烧处理后,涂层中四方晶相ZrO2(t-ZrO2)与单斜晶相ZrO2(m-ZrO2)之间发生马氏体相变;800℃焙烧后,HA部分分解为β-Ca3(PO4)2(β-TCP);当涂层中ZrO2小于35.22%(质量分数,下同)时,HA/ZrO2复合涂层的结合强度明显高于纯HA涂层;复合涂层在模拟体液中浸泡7 d后,表面即形成一层碳磷灰石层,ZrO2的复合没有降低涂层的生物活性.     

ZrO2基陶瓷的t—m马氏体相变异相界面电子结构

分析了ZrO2的两种晶体结构(正方与单斜)中的共价键络，并根据“固体与分子经验电子理论”，在一级近似下计算出了ZrO2陶瓷中t—m马氏体相变后存在位相关系(100)m∥(110)t界面的价电子密度。计算结果表明，t—ZrO2中(110)t晶面上的平均价电子密度为0．003 720nm^—2，m—ZrO2中(100)m晶面上的平均价电子密度为0．003 617nm^—2，两者相差仅2．77％，可见ZrO2的马氏体相变后m—ZrO2与t—ZrO2的相界面上的平均价电子密度是连续的，表明余氏理论和程氏理论对无机非金属材料也是适用的。     

半刚石和纳米晶金刚石的沉积

纳采晶材料非常重要．因为此类材料的机械和物理性能不同于粗晶粒材料拿金刚石来说，CVD半刚石型是一种纳采晶材料．半刚石的其它名称也常常见到，如球状金刚石、菜花彤金刚石、纳米晶金刚石等等半刚石是一种具有径向结构的非多面、聚晶球状金刚石通过政变沉积条件，发现了几种形貌的半刚石结构，即多面半刚石、平整的半刚石和含石墨杂质的半刚石等等，近几年来报道了纳米晶金刚石潦层，它们是通过往沉积气体中加入添加剂或使用含有少量H2的Ar／CH2混合物形成的。按熙目前的观点，半刚石的形貌可通过多种显微结构加以描述纳来晶金刚石是这些显微结构中的一种     

ZrO2对Mo-Al2O3金属陶瓷性能的影响

对添加1．0％～5．0％（质量分数，下同）ZrO2的金属陶瓷强度测试表明，随着ZrO2含量的增加，材料的强度提高，添加量为3．5％时的材料强度达到最高，超过3．5％后材料强度呈下降趋势。材料中添加4％ZrO2的陶瓷晶粒比不含ZrO2的材料略大，但对材料的氧化趋势没有影响。含ZrO2的Mo-Al2O3金属陶瓷热电偶保护套管在N2保护下的1700℃左右比不含ZrO2的套管使用寿命长1倍以上。     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试 ,初步探讨了ZrO2 SiC颗粒对MoSi2 基体材料的强韧化效果和机制。结果表明 ,材料复合具有较好的强韧化协同效应 ,复合材料中ZrO2 相和少量SiC颗粒在基体的间层作用 ,可抑制MoSi2 晶粒长大 ;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征 ;ZrO2 SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高 ,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试,初步探讨了ZrO2+SiC颗粒对MoSi2基体材料的强韧化效果和机制.结果表明,材料复合具有较好的强韧化协同效应,复合材料中ZrO2相和少量SiC颗粒在基体的间层作用,可抑制MoSi2晶粒长大;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征;ZrO2+SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧.