反应合成TiB2-TiC复相陶瓷球磨工艺研究

将球磨工艺引入超重力反应合成,制备TiB_2-TiC复相陶瓷。研究发现,随着球磨时间的延长,反应原料尺寸显著细化,其粒度最小可达2.2μm。机械球磨虽未能直接诱发合成反应,但有效地降低反应原料的点火温度及反应激活能,提高了实际反应温度,促使反应呈现"热爆"模式。XRD、FESEM与EDS结果表明,反应制备的陶瓷基体主要由TiB_2片晶、不规则的TiC相、Cr基金属合金相及Al_2O_3夹杂组成。延长球磨时间,不仅加速Al_2O_3液滴与陶瓷熔体液相分离,减少Al_2O_3夹杂及缩孔、缩松的含量,更促使陶瓷基体显微组织细化,提高其均质化水平。     

原位合成复相陶瓷概述

原位合成是制备复相陶瓷的重要途径。概述了原位反应的类型、特点及研究现状。     

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。     

TiB2基复相陶瓷研究进展

与单相TiB_2陶瓷相比,TiB_2基复相陶瓷具有更加优良的物理、化学性能,是一种极具应用前景的高温结构陶瓷,在切削刀具、耐磨部件、高温结构件、核反应堆的保护外壳以及电弧反应的阴极材料等方面都具有重要的应用价值,受到国内外研究人员的普遍关注。介绍了近年来各种TiB_2基复相陶瓷的研究进展,重点介绍了TiB_2与TiC、SiC和B4C等几种材料构成的TiB_2基复相陶瓷的研究情况和水平,并对TiB_2基复相陶瓷的制备工艺进行了评述,指出了无压烧结工艺制备TiB_2基复相陶瓷的优势。最后,提出了TiB_2基复相陶瓷在今后研究中亟待解决的几个问题。相信,随着粉体制备技术、复合工艺水平以及烧结技术的不断进步,未来TiB_2基复相陶瓷的应用会越来越广。     

高能球磨结合无压烧结制备TiB2-TiC复相陶瓷

以用高能球磨方法制备的陶瓷粉体为原料,采用无压烧结技术制备了致密的TiB2-TiC复相陶瓷。结果表明,机械合金化过程对于控制TiB2-TiC复相陶瓷的显微结构和相组成有重要的影响,而且能促进TiB2和TiC两相间连续界面的形成;球磨48 h的粉体在1800℃烧结2 h后,可制备出相对密度为98.4%、抗弯强度为487 MPa、硬度值(HRA)为94.7、断裂韧性为5.83 MPa·m1/2的TiB2-TiC复相陶瓷。     

原位合成TiB2/Al2O3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个μm,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10~40μm左右),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

电场辅助原位合成TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料及界面结构

采用电场激活压力辅助合成技术（FAPAS）并结合原位反应的方法制备TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料,研究了TiB2-TiC-Ni/TiAl/Ti功能梯度材料的界面微结构特征及其结合强度,分析了梯度材料界面的微观组织和元素分布,并分析了试样的抗剪切强度和显微硬度。研究表明：制备的TiB2-TiC-Ni/...     

燃烧合成法制备TiB2-Al2O3复相陶瓷的组织结构及形成过程分析

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,合成的产物纯净,无中间相,TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为(2～5 μm),弥散的分布在晶粒较大的Al2O3(40～50 μm)四周,而Al2O3的形状不是很规则.该反应不同于一般的元素直接合成,而是由熔化-还原-化合组成的三步反应过程构成.     

TiB2与BN复相陶瓷的渗流模型

试验结果证实,TiB₂与BN复相陶瓷的导电性能符合渗流理论,原料粉粒度配比下,其渗流阀值为V_c%=22.9%;原料粉粒度比的改变将改变渗流阀值,从而改变各配比下的电阻率值;TiB₂与BN在SPS系统中快速烧结,晶粒的尺度比与原料粉的粒度比基本保持一致。     

ZrB2-SiC复相陶瓷涂层制备及其保护C/C-SiC复合材料性能

为提高C/C-SiC复合材料的超高温抗烧蚀性能,通过浆料涂刷和高温烧结相结合的方法在C/C-SiC复合材料表面制备了ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层,利用EDS、SEM对涂层的成分及微观形貌进行了分析。对涂层材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了表征,结果表明：制备的ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层保护C/C-SiC复合材料的拉伸强度、弯曲强度及剪切强度分别为147 MPa、355 MPa和21.9 MPa,与无涂层保护的针刺C/C-SiC复合材料的力学性能相比略有下降。涂层材料具有良好的抗氧化烧蚀性能,经过热流密度为3 200 kW/m²的氧乙炔火焰烧蚀600 s试验,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.001 mm/s和0.0006 g/s。     

原位合成TiB2/Fe复合材料的高温氧化行为

采用微波烧结技术原位生成TiB₂/Fe复合材料,研究其在500℃、600℃与700℃空气中的恒温氧化行为,并对氧化膜的表面、截面形貌及相组成进行了分析。结果表明:TiB₂/Fe复合材料由TiB₂、Fe₂B和α-Fe三种物相组成。随着氧化温度的升高,TiB₂/Fe复合材料的氧化增重明显增大,均呈现抛物线型规律,在500℃时,其氧化产物主要为Fe₂O₃和Fe₃O₄,而700℃时,其氧化物为Fe₂O₃、TiO₂、Fe₉TiO₁₅及少量Fe₃BO₆组成。相同温度下,随着TiB₂含量增加,TiB₂/Fe复合材料氧化物粒径、氧化增重和氧化层厚度均减小,氧化激活能增大,其抗氧化性能也越好。      

放电等离子烧结Ni/TiB2-TiC复合材料微观组织及磨损性能

采用放电等离子烧结技术,以Ni、Ti、B₄C混合粉末为原料制备Ni/TiB₂-TiC复合材料,分析了Ni含量对复合材料的物相组成、组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：Ni/TiB₂-TiC复合材料主要物相为γ-Ni、TiB₂和TiC,其中TiB₂呈矩形条状和多边形状,TiC则呈现不规则块状;随着原始粉末中Ni含量的增加,TiB₂和TiC陶瓷相尺寸减小,其在Ni粘结相中的分布呈现出均匀化的趋势,复合材料更加致密。Ni含量显著影响Ni/TiB₂-TiC复合材料的耐磨性和磨损机制,Ni含量较低时（20wt%和30wt%）,复合材料摩擦系数（COF）较大且存在明显的波动,出现严重的疲劳磨损;随着Ni量的增加（40wt%）,材料的COF降低且趋于平稳,表现为微切削磨损;当Ni含量持续增加时（50wt%）,由于局部Ni的聚集导致粘着磨损产生,COF有所上升,耐磨性反而下降。     

原位无压烧结制备Si2 N2O-Si3 N4复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3陶瓷粉体作为烧结助剂,原位无压液相烧结制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷,Si2N2O相通过SiO2 Si3N4 2Si2N2O反应生成.生坯采用注凝成型制备,然后在1780℃保温2h烧结,烧结体基本由板条状的Si2N2O及长柱状的β-Si3N4晶粒构成.Si2N2O陶瓷相对于Si3N4陶瓷而言,具有优异的抗氧化性能,低的弹性模量,以及低的热膨胀系数,因此,Si2N2O-Si3N4复相陶瓷结合了两者的优异性能,并大大提高了材料的热冲击性,材料的热冲击温差即使达到1200℃,其残余强度基本上没有变化.     

原位合成TiB2颗粒增强铝基复合材料研究进展

原位合成技术制备的铝基复合材料,权衡了强度和塑性间的矛盾,有望实现铝基复合材料的结构功能一体化。原位合成TiB₂颗粒增强铝基复合材料比刚度,比模量高,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和抗疲劳性能,是近年来金属基复合材料的研究热点之一,在汽车制造、高铁动车、航空航天和国防军事等领域具有广阔的应用前景。归纳了三种原位合成TiB₂颗粒增强铝基复合材料反应体系(Al-K₂TiF₆-KBF₄体系、Al-TiO₂-B₂O₃体系和Al-Ti-B体系)的特点和优势,概述了原位合成TiB₂颗粒对铝基体晶粒尺寸、界面结合和润湿性产生影响的研究现状,对TiB₂颗粒强化铝复合材料力学性能的作用机制展开了讨论,梳理总结现阶段在此领域研究过程中仍未解决的问题,展望TiB₂颗粒增强铝基复合材料的潜在发展空间,以期为研究和开发原位合成颗粒增强铝基复合材料提供参考。     

SiC-TiB2复相陶瓷的制备及其抗氧化性能研究

以α-SiC、B_4C、TiO_2为原料,用AlN、Y_2O_3作为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备出SiC-TiB_2复相陶瓷样品。采用等温氧化增重法,研究原位合成的SiC-TiB_2复相陶瓷在600℃、800℃、1000℃和1200℃下的抗氧化性能。采用扫描电镜(SEM)对所制备的复相陶瓷的表面形貌进行分析,同时采用X射线衍射仪(XRD)对烧结体样品及其氧化产物的物相成分进行分析。实验结果表明,当烧结助剂的含量为15%(体积分数)时,烧结体样品气孔较少,且颗粒尺寸的均匀性较好,赋予复相陶瓷较好的致密度(相对密度达98.3%)、抗弯强度(551 MPa)和硬度(90.1HRA)。SiC-TiB_2复相陶瓷在空气中中温氧化时,其氧化行为表现为氧化增重随时间的变化服从抛物线规律。在研究的温度范围内,该复相陶瓷的氧化机理为:TiB_2优先被氧化成TiO_2和B_2O_3,然后是SiC在较高温度下被氧化成SiO_2和CO_2。     

TiB_2基复相陶瓷材料的研究进展

TiB2由于具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点而被广泛研究。综述了近年TiB2及其复相陶瓷的研究现状;介绍了几种TiB2基复相陶瓷材料,并详细说明了它们的强度、硬度等力学性能以及制备方法;分析了陶瓷致密化技术、增强增韧技术以及特种陶瓷分类研究的应用要求,并总结了当前复相陶瓷的研究热点。     

SHS冶金技术制备纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷研究

以SHS冶金技术,通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应,快速一次性制备出自然自组装的具有1-3复合、晶内型结构的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷,其中sEM观察与凝固理论分析表明在本实验条件下只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米尺度上的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷.     

非均相沉淀法制备Al2O3-YAG复相陶瓷

本文测量了ＹＡＧ粉体的ζ电位,通过调节ＰＨ值获得均匀分散的ＹＡＧ水悬浮液。采用非均相沉淀方法获得了ＹＡＧ分布均匀的Ａｌ２Ｏ３－ＹＡＧ复合粉体。     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

铸态Al-4. 5Cu/TiB2 复合材料组织和性能的研究

提出一种新型的原位反应合成工艺——熔体反应法, 以TiO₂、H₃BO₃、Na₃AlF6 和Al-Cu 合金为原材料, 采用熔体反应法制备了低成本的内生颗粒增强Al-4. 5Cu/TiB₂ 复合材料。TiB₂ 颗粒细小, 平均尺寸为0. 93 Lm, 均匀分布于基体之中, 与基体结合良好。当TiB₂ 的含量为10 vo l% 时, 复合材料的抗拉强度为416. 7M Pa, 屈服强度为316.9M Pa, 延伸率为3. 3%。