SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。     

挤压致密超细WC/纳米Al2O3弥散强化铜基复合材料的组织性能研究

以纳米Al₂O₃颗粒、超细WC粉末、工业纯Cu粉末为原料, 通过热挤压致密获得了超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基(WC-Al₂O₃/Cu)复合材料, 研究了挤压态WC-Al₂O₃/Cu复合材料的微观组织及力学性能。结果表明: 成分为5% WC-2% Al₂O₃/Cu和10% WC-2% Al₂O₃/Cu (质量分数)的两种原料粉末, 经机械球磨、冷压、真空烧结和热挤压后, 其相对密度均达到了99%以上, 超细WC和纳米Al₂O₃强化相颗粒呈均匀弥散分布, 具有很好的导电性及力学性能; 其中, 5% WC-2% Al₂O₃/Cu复合材料的综合性能更佳, 其抗拉强度达到235.06 MPa, 延伸率为15.47%, 导电率可达85.28% IACS, 软化温度不低于900℃。     

球磨时间对Al2O3/Mo复合材料组织与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3/Mo混合粉体,利用高能球磨法细化Al2O3/Mo复合材料中氧化铝和钼的晶粒尺寸,研究了球磨时间对Al2O3/Mo复合材料组织与性能的影响,利用XRD和扫描电镜对复合粉末形貌和复合材料进行了物相和形貌分析。研究表明:随着球磨时间的延长,复合粉末的形貌经历了球状到层片状再到球状的变化,粉末粒度逐渐减小,经粉末冶金烧结后的复合材料中,氧化铝和钼的粒径逐渐减小,经过60h的球磨,氧化铝颗粒的尺寸达到500nm左右;复合材料的密度呈现先增加后减小的趋势,显微硬度则逐渐上升至403.2HV。     

纳米Y2O3 对97W-2Ni-Fe 合金组织与性能的影响

以W、Ni、Fe元素粉末和纳米Y₂O₃粉末为原料,制备97W-2Ni-1Fe和96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃钨合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段进行表征,并结合黏结相的面积分数和W晶粒接触度的分析,研究烧结温度与添加纳米Y₂O₃对高密度钨合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:随烧结温度升高,钨合金的晶粒尺寸和力学性能明显增加。在1510℃(液相)烧结温度下,添加纳米Y₂O₃使钨晶粒尺寸从21.6μm减小至7.8μm,黏结相的面积分数从4.45%增加至5.35%,接触度为0.67,合金力学性能显著提升,抗拉强度达到611 MPa,硬度(HRC)为40.1。96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃合金的拉伸断裂形态为黏结相的撕裂和少量W晶粒解理断裂,添加纳米Y₂O₃使得黏结相撕裂的比例增加。     

6061Al/Al2O3金属基复合材料组织和性能

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al₂O₃为研究对象,以改善6061Al/Al₂O₃复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al₂O₃颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al₂O₃,且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al₂O₃添加量增加至15%,6061Al/Al₂O₃复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al₂O₃添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al₂O₃(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al₂O₃颗粒,Al₂O₃颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al₂O₃颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20 μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al₂O₃添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。     

球磨工艺对Al2O3/Mo复合材料组织的影响

针对原位自生Al2O3增强钼基复合材料晶粒较大的问题,采用溶胶-凝胶与高能球磨相结合的方法细化复合材料晶粒,并利用SEM、XRD对不同球磨工艺所制备Al2O3/Mo复合粉末及复合材料的组织进行了观察和分析。结果表明:随着球磨时间的延长,Al2O3/Mo复合粉末颗粒由球状变为层片状再成为细小的球状,颗粒大小由约1.5μm细化为约500nm,其中的钼晶粒不断细化;高球料比所得粉末的分散性和破碎细化程度较好;转速提高使得粉末颗粒的尺寸均匀程度降低,且伴有结块现象,不利于粉末的细化。在球料比5∶1、转速300r/min、球磨时间60h条件下获得的复合粉末,经压坯烧结可制备出Al2O3颗粒为纳米级的钼基复合材料。     

Cu/V0.97W0.03O2复合材料的组织及性能

采用粉末冶金法制备Cu/V0.97W0.03O2复合材料,通过场发射扫描电镜及能谱分析研究复合材料的表面形貌与成分组成,用X-ray衍射分析复合材料中各相在室温下的晶体结构,并利用涡流电导仪测试在变温过程中不同V0.97W0.03O2粉体含量的复合材料电导率的变化情况。结果表明:Cu/V0.97W0.03O2复合材料在0℃附近表现出电导率突变的特性,而且随复合材料中V0.97W0.03O2粉体添加量的增加,复合材料电导率突变的效果明显增加;同时,在室温下Cu/V0.97W0.03O2复合材料中V0.97W0.03O2的晶体结构与VO2高温相的结构基本相同,说明在复合材料的烧结过程中Cu与V0.97W0.03O2的晶体结构没有相互影响,但V0.97W0.03O2有少量发生分解。     

铝粉对Al2O3–MgO复合材料抗氧化性的影响

以烧结刚玉、α-Al₂O₃微粉、高纯镁砂、金属铝粉为原料, 酚醛树脂为结合剂, 制备Mg O–Al₂O₃和Al–MgO–Al₂O₃系复合材料, 样品成型后经过200℃烘干, 于1500℃氧化气氛烧成。利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和能谱仪研究了金属铝粉对MgO–Al₂O₃复合材料抗氧化性的影响。结果表明: 未添加金属铝粉的样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 微观结构较为疏松; 引入金属铝粉后, 样品烧后主晶相为α-Al₂O₃及镁铝尖晶石, 新生相包括Al₄O₄C、Al₄C₃、(Al₂OC)_x(AlN)_1-x等, 微观结构较为致密, 样品性能得到改善。添加金属铝粉样品的内外组成呈梯度变化, Al₄O₄C相主要出现在样品内部, 并有金属铝残留; 金属铝粉引入使样品氧分压从表面到内部依次降低, 金属铝粉氧化后与Mg O原位合成尖晶石, 使结构致密化, 阻隔了氧气的进一步渗入, 样品内部形成的Al₂O与C反应得到晶须状Al₄O₄C。     

稀土元素对硼化物层组织形貌的影响

本文论述了稀土元素在硼化物层中的分布和渗剂中稀土元素的含量对组织形貌的影响,重点探讨了含稀土硼化物层外层疏松形成的过程。     

Al2O3含量对放电等离子烧结Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

以微米级Cu粉为基体相,纳米Al₂O₃颗粒为绝缘相,采用机械球磨和放电等离子烧结工艺相结合的方法制备Al₂O₃/Cu复合材料,研究Al₂O₃含量对复合材料微观结构、电阻率和热导率的影响。结果表明,Al₂O₃/Cu复合材料为核?壳结构,随Al₂O₃含量增加,Al₂O₃包覆层对Cu基体的包覆效果逐渐提升;当w(Al₂O₃)为5%时,Al₂O₃/Cu复合材料的热导率较高,为85.92 W/(m·K),但电阻率偏低,仅为12.6 mΩ·cm。当w(Al₂O₃)增加至15%时,虽然Al₂O₃/Cu复合材料的密度降至6.69 g/cm³,孔隙率较高,但电阻率显著提高至2.09×10⁸ mΩ·cm,约为Cu电阻率的10¹¹倍,且热导率为7.6 W/(m·K),明显高于传统金属基板的热导率。     

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe₃O₄复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe₃O₄和Co掺杂的RGO/Fe₃O₄复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO₃、Co₃O₄和Co₂O₃,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe³⁺在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe₃O₄纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 dB,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.     

Effect of La2O3 on electrical friction and wear properties of Cu-graphite composites

Sliding friction and wear experiments using Cu-La2O3-graphite composites against Cu-5 wt.%Ag alloy ring were conducted at a constant sliding speed of 10 m/s, a current density of 10 A/cm2 and a load of 2.5 N/cm2. These composites with different La2O3 and graphite contents were fabricated by hot-pressing. Physical and mechanical properties of the composites were examined. Morphologies of the worn surface of composites were observed using optical microscopy. X-ray photoelectron spectroscopy spectra were used to study compositions of the lubricating film. The results showed that with the increasing addition of La2O3, hardness, flexural strength and electrical resistivity increased, but the relative density dropped. The friction coefficient increased with the increasing addition of La2O3. Composite containing 3 vol.% of La2O3 and 37 vol.% of graphite showed the best wear resistance. The main wear mechanisms of composites were abrasive wear, oxidative wear and adhesive wear.     

La2O3对ZrO2-Y2O3-Ta2O5陶瓷材料结构及性能的影响

采用固相合成法在氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷材料的基础上引入氧化物Ta2O5以及稀土氧化物La2O3取代部分Y2O3,获得一种新型的La2O3-ZrO2-Y2O3-Ta2O5陶瓷材料。分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和STA-449C热膨胀仪对材料的物相组成、微观结构及热膨胀性能进行表征。结果表明,陶瓷材料的主晶相仍为四方相,晶粒尺寸减小,在RT～1200℃温度范围内热膨胀系数有所减小。     

微波烧结工艺对6％Al2O3/Mo复合材料结构和性能的影响

以溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末为原料,采用微波烧结技术制备了6% Al₂O₃/Mo复合材料.研究了微波烧结温度及烧结时间对复合材料的结构及性能的影响,并探讨了复合粉末的微波烧结动力学.结果表明:溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末形貌呈平滑多边形和近球形;Al₂O₃/Mo复合材料的致密度及硬度均随着微波烧结温度及烧结时间的增加而增加;1 600 ℃下烧结30 min的6% Al₂O₃的复合材料致密度及硬度达到98.1%和2.969 GPa. Al₂O₃/Mo复合粉体微波烧结的致密化机制是体积扩散和晶界扩散共同作用结果,且随烧结温度升高,体积扩散逐渐占据主导地位,其微波烧结激活能在1 500~1 600 ℃范围内为201.93 kJ/mol.研究结果显示微波烧结是一种快速制备高致密Al₂O₃/Mo复合材料的有效方法.      

Fe2O3添加剂对锆酸钙陶瓷烧结性能的影响

以分析纯Ca(OH)₂和m-ZrO₂为原料, 按物质的量1:1进行配料, 添加不同质量分数Fe₂O₃粉末作为添加剂, 经充分混合后压制成?20 mm×20 mm圆柱试样, 再经1600℃保温3 h煅烧制备得到锆酸钙陶瓷试样(CaZrO₃)。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析Fe₂O₃粉末添加剂对CaZrO₃陶瓷材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为12.72%, 体积密度为3.92g·cm-3, 显气孔率为14.9%, CaZrO₃晶粒尺寸为4.22μm; 当加入质量分数0.75%Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为17.20%, 体积密度为4.68 g·cm-3, 显气孔率为6.8%, CaZrO₃晶粒尺寸为5.21μm。     

Y2O3对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及力学性能的影响

利用激光熔覆技术在Q235钢基体表面分别制备出添加不同质量分数Y₂O₃的AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对AlCoCrFeNi高熵合金涂层的微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:AlCoCrFeNi高熵合金涂层由面心立方结构（FCC）和体心立方结构（BCC）两相构成;随着Y₂O₃质量分数的提高,其体心立方结构相体积分数增加,而面心立方结构相的体积分数变化呈相反趋势。AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织由等轴晶构成,加入Y₂O₃后,促进了熔池流动,使气孔逐渐消失,致密性提高,晶粒明显细化。添加质量分数5%Y₂O₃的涂层组织呈树枝晶状,形成弥散分布的YAl₂和Y₂O₃相;涂层的显微硬度可达HV 350,约为AlCoCrFeNi高熵合金涂层硬度的2倍,强化效果明显。Y₂O₃的添加有利于促进涂层中体心立方相的形成和YAl₂相的析出,能有效提高高熵合金涂层的硬度及耐磨性能。     

Y2O3和La2O3对金属陶瓷内衬显微硬度和耐蚀性的影响

研究了钇、镧等添加物对金属陶瓷内衬显微硬度和耐蚀性的影响.结果表明加入Y2O3、La2O3和SiO2可使陶瓷层的孔隙度降低,一定程度上使耐蚀性增加.La2O3对提高陶瓷层性能的效果比Y2O3要好.     

MgO对CaO-Al2O3基四元系保护渣熔渣微结构的影响

 为了研究MgO对CaO-Al₂O₃-B₂O₃-MgO四元渣系微结构的影响规律,通过Scigress分子动力学软件构建了CaO-Al₂O₃-B₂O₃-MgO基四元渣系的熔渣网络结构模型。研究表明,熔渣中出现了高配位的铝和三配位氧来补偿[AlO₄]5-四面体负电荷过剩;硼作为网络形成体与氧的结合能力最强,其配位结构是以三配位的三角体和四配位的四面体存在;MgO作为网络修饰子起到补偿电荷及解聚网络的作用。随着MgO质量分数的增加,增强了Al—O网络结构的稳定性,但熔体的聚合度和网络结构的复杂程度呈下降趋势。     

La2O3刻蚀对金刚石单晶性能的影响

以氮气为保护气氛,在820～980℃下用La₂O₃刻蚀人造金刚石单晶表面,研究稀土氧化物La₂O₃刻蚀对人造金刚石单晶性能的影响。利用扫描电子显微镜观测刻蚀后金刚石单晶不同晶面的表面形貌,通过人造金刚石单晶表面粗糙度、单颗粒抗压强度、抗冲击韧性和铜基结合剂金刚石节块抗弯强度来表征刻蚀前后金刚石单晶性能的变化。结果表明：La₂O₃对金刚石{100}面和{111}面的刻蚀是各向异性的;当刻蚀温度从820℃升高到980℃时,{100}面表面粗糙度从0.40μm增加至2.28μm,{111}面表面粗糙度从0.70μm增加到3.32μm,金刚石单颗粒的抗压强度由未刻蚀金刚石的576 N降低到最小530 N,冲击韧性由92.94%下降到89.21%。当金刚石体积分数为5%时,刻蚀后金刚石节块的抗弯强度增幅达到17.9%。