Ti3SiC2/SiC复合材料高温氧化行为研究

研究了不同SiC含量的Ti3SiC2/SiC复合材料在960℃下的恒温和循环氧化行为,实验表明,SiC含量对复合材料的抗氧化性能有着重要影响。对氧化后的样品进行了成分和显微组织形貌分析,其主要氧化产物为粗大的金红石型TiO2和精细的TiO2、SiO2(鳞石英)混合物。     

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.     

Al4SiC4陶瓷的高温氧化行为

从高温氧化动力学、组织的微观进化及高温氧化机理3部分对Al4SiC4陶瓷在1200℃-1700℃的高温氧化行为进行了系统的研究。研究结果表明，Al4SiC4陶瓷具有优异的高温抗氧化性能。氧化动力学符合抛物线规律，其氧化活化能经计算为220kJ／mol。XRD及SEM研究结果表明：Al4SiC4陶瓷在1200～1500℃的氧化表面物相为Al2O3和铝硅酸盐玻璃；而高温氧化表面（1600℃～1700℃）的物相由Al2O3，莫来石和铝硅酸盐玻璃构成。由氧化试样横截面观察得知氧化层按其特征的不同分为3个部分：具有较多细小尺寸孔洞的反应层；具有较大尺寸孔洞的中间层和致密的外氧化层。在高温抗氧化机理部分中首先从热力学上计算了氧化过程中各反应的生成焓和吉布斯自由能；然后对高温氧化过程进行了推理和分析；最后根据上述试验及推理结果建立了Al4SiC4陶瓷的高温抗氧化模型。     

反应烧结碳化硅陶瓷的高温氧化行为研究

研究了反应烧结碳化硅陶瓷在１３００℃空气中的高温氧化行为。结果表明：高温氧化过程中在试样表面出现的非晶态ＳｉＯ２晶化以及氧化膜起裂,使得该陶瓷氧化曲线遵循对数氧化规律。     

采用Ni-51Cr焊料高温钎焊SiC陶瓷

采用Ni-51Cr（含质量分数为51％Cr）焊料高温钎焊再结晶SiC陶瓷，研究了连接温度、保温时间以及焊料量等对接头三点抗弯强度的影响，并对连接界面区域的微观结构及焊料反应产物进行了SEM，EDS及XRD分析。在本试验中，当连接温度为1360℃，保温时间为5min，焊料量为350mg时得到的接头三点抗弯强度最高，为74．2MPa。微观结构结果表明：SiC，Ni和Cr均发生了扩散；在母材SiC与焊料中间层之间，生成了一反应层，反应层的主要成分为Ni2Si和C：而Cr主要分布于焊料中间层中，以Cr23C6，Cr7C3等形式存在。     

Ti3SiC2／TiC陶瓷复合材料高温压缩性能

以Ti3SiC2和TiC粉为原料，采用热压烧结方法，在外加应力25MPa，烧结温度1300℃条件下，制备了Ti3SiC2／TiC陶瓷复合材料，并研究了复合材料的高温压缩性能。实验结果表明，复合材料在恒应变速率下出现了明显的屈服现象，并呈现塑性变形特征；复合材料在低于韧脆转变温度时其断裂方式主要是脆性断裂，当变形温度达到韧脆转变温度后，复合材料产生大量塑性变形，同时材料的强度明显降低。     

放电等离子烧结ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷的氧化性能

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体并对其进行放电等离子烧结来提高ZrB2陶瓷的烧结致密度和高温抗氧化能力。研究表明:通过引入YAG-Al2O3制备的陶瓷和纯ZrB2陶瓷相比,在相同氧化条件下得到的氧化层厚度有所变薄,说明通过引入YAG-Al2O3可以改善ZrB2陶瓷的抗氧化性能。在相同氧化条件下,引入Al2O3越多的陶瓷氧化层厚度越小。     

SiC/MoSi2复合材料500℃氧化行为研究

研究了不同SiC体积分数（30%-50%）的SiC/MoSi2复合材料低温500℃的氧化性能。结果表明：SiC/MoSi2复合材料在低温（500℃）时具有优异的抗氧化性能,氧化500h没有发生氧化粉化现象。复合材料的氧化增重随SiC体积分数的增加而减少。复合材料表面的抗氧化保护层均匀致密,材料内部缺陷少,材料内部晶界没有发生Mo与Si的氧化,材料的抗低温氧化性能得到显著提高。     

SiC陶瓷高温真空电阻炉的试验研究

SiC工程陶瓷是一种新型高性能材料。本文介绍了SiC陶瓷烧结用的高温真空电阻炉的结构及优化的电气控制系统，并进行了高温烧成试验。该炉采用高纯石墨发热体，运行中采用低真空和充入氩气保护（未达到高温前），以减少石墨发热体的蒸发。采用阶梯式升温。试验结果表明，该设备可稳定运行在2500℃，短时可达2800℃性能良好。发热体使用寿命长。     

SiC晶片增韧ZrB_2复合陶瓷材料的制备与性能

研究了以氮化铝(AlN)为助烧剂的碳化硅晶片(SiC_(pl))增韧二硼化锆(ZrB_2)复合陶瓷材料的制备工艺,并测定其抗弯强度、断裂韧性、致密度和显微硬度.利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面及断面形貌.复合陶瓷中SiC晶片的添加量分别为5%, 10%, 15%以及20%(体积分数, 下同),AlN作为烧结助剂添加量为3%.结果表明:适量SiC晶片的添加提高了SiC_(pl)/ZrB_2复合陶瓷的烧结致密度;SiC_(pl)/ZrB_2复合陶瓷的力学性能比纯ZrB_2陶瓷有所提高,抗弯强度和维氏硬度在5%SiC晶片添加量时达到最大,分别为(625.34±21.46) MPa和(14.60±0.84) GPa;断裂韧性在15%SiC晶片添加量时达到最大值(8.35 ± 0.26) MPa·m~(1/2).断口形貌观察表明主要增韧机制为裂纹偏转与晶片拔出.     

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.     

Ti2AlN/TiAl复合材料的高温氧化行为

采用压力浸渗法制备Ti2AlN/TiAl复合材料(Ti2AlN体积分数25%),研究该复合材料的高温氧化行为。结果表明:600～800℃,材料氧化过程分为初期快速氧化和后期缓慢氧化两阶段;900～1100℃,氧化过程分为初期快速氧化、中期缓慢氧化和后期匀速氧化3阶段;但是1100℃时,材料氧化的第2阶段(缓慢氧化阶段)很短暂。800,1000,1100℃氧化24h后,复合材料增重分别为0.83,2.58和27mg/cm2。同时研究了Ti2AlN/TiAl复合材料在不同温度区间、不同氧化阶段的氧化产物、氧化层厚度和氧化层结构变化规律,分析讨论影响复合材料氧化性能的主要因素。     

Ti600合金的高温氧化行为研究

研究了Ti600合金在600~750℃下的高温氧化行为。采用连续氧化增重的方法及氧化速度常数、氧化活度等理论计算了合金氧化的热力学和动力学规律;用XRD、SEM、EDS等手段研究保护膜的表面相结构和表面形貌以及截面元素分布。结果表明:Ti600合金在700℃以下均有较好的抗氧化性能,其连续氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在750℃,氧化较严重,其连续氧化动力学曲线近似符合抛物线-直线规律。氧化层由金红石型的TiO2氧化物和少量的Al2O3组成。Al2O3能阻止氧的渗入,降低氧化速度。     

MoSi2及其复合材料的高温和低温抗氧化性能研究

采用热质量分析法(TGA)和X射线衍射(XRD)对MoSi2及其复合材料的高温氧化性能、低温氧化机理和影响因素进行了研究.结果表明,40vol%SiC/MoSi2复合材料在1300℃高温等温氧化条件下具有优异的高温抗氧化性;通过提高MoSi2的纯度、添加与氧有亲和力的元素及高温预氧化形成致密的SiO2保护膜都有利于改善和提高MoSi2材料的抗低温氧化性能.     

Hi-Nicalon SiC纤维高温热处理后的断裂机理研究

测定了Hi-Nicalon SiC纤维在惰性气氛下高温热处理后的断裂强度,并对其强度进行了Weibull分布统计分析,通过SEM研究了温度变化对Hi-Nicalon SiC纤维表面形貌和力学性能的影响,着重分析了Hi-Nicalon SiC纤维的裂纹扩展机制及断裂机理.研究表明,在惰性气氛保护下其强度随退火温度的升高而下降,且经过1800℃长时间(10 h)退火后的Hi-Nicalon SiC纤维基体转为晶态,断裂模式也就从非晶态的脆性断裂转变为晶态材料的解理断裂.经统计分析,纤维表面部分活性氧化造成的结构缺陷可忽略,断裂源主要集中在纤维内部,惰性气氛下纤维强度下降主要是由解理断裂作用的结果.     

电子束表面熔凝处理对镍基高温合金熔凝层组织及其抗高温氧化性能的影响

采用电子束表面熔凝处理方法研究了电子束表面熔凝处理M38G高温合金熔凝层组织和熔凝层组织对高温氧化的影响。结果表明 :试样经电子束表面熔凝处理后 ,根据扫描电镜观察可见 ,在扫描速率不变的情况下 ,随着电子束作用能量的降低 ,其熔凝层组织明显细化 ,在试验条件下可达 2 μm左右。采用箱式电阻炉进行 10 0 0℃× 10 0h空气静态氧化试验 ,结果表明 :试样在 10 0 0℃氧化 10 0h后 ,所形成的氧化膜组织仍然比较细小 ,EDS分析结果显示氧化膜以氧化铬为主 ,氧化过程中形成的氧化膜未破裂 ,起到了对基体的保护作用。     

高温合金Al-Si涂层抗高温氧化性能的研究

采用热扩散的方法 ,在K4 38高温合金表面制备了Al Si涂层。经 10 0 0℃× 5 0 0h高温氧化性能试验结果表明 ,K4 38镍基高温合金表面的涂层 ,在高温氧化过程中已转变成致密完整的α Al2 O3氧化层和富铝的 β NiAl和富镍的β NiAl化合物层 ,与基体金属的粘附性良好。Al Si涂层中Si元素的扩散和合理分布能有效的抑制β相的生长 ,延长涂层的退化速度 ,使涂层获得更佳的抗高温氧化性     

激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层的组织与高温抗氧化性能

目的揭示添加纳米粉体对激光熔覆涂层高温防护性能的影响。方法以NiCoCrAlY合金粉末为熔覆材料,添加纳米SiC粉体,在GH4037合金表面激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层,对熔覆层表面及界面区进行显微组织分析,并进行1070℃下的高温抗氧化性实验。结果加入纳米SiC粉体的激光熔覆涂层组织明显细化,界面区未出现明显缺陷,其高温氧化速率远远低于未加纳米粉体的涂层,氧化膜致密,抗剥落能力显著增强。结论添加适量纳米SiC粉体对Ni基合金激光熔覆层的组织具有明显细化作用,对界面区裂纹的产生有一定的抑制作用,使得熔覆层的高温抗氧化性能显著提高。     

工业纯钛在特高温度下的氧化行为研究

通过Gleeble-1500热模拟机研究丁庄特高温度下工业纯铁的氧化行为。结果表明，随着氧化温度的升高和保温时间的延长，氧化增重持续增加；特高温氧化产生了多层氧化膜，氧通过破损的外层氧化膜通道向较致密的内层氧化膜扩敬及向金属基体渗透，实现了工业纯钛的整个特高温氧化过程。