Al_2O_3-MgAlON复合材料裂纹愈合机理研究

以刚玉粉(≤3μm)和MgAION粉(≤2 μm)为原料,按W(刚玉粉)=75%,w(MgAlON粉)=25%的配比配料,制成3 mm×4 mm×36 rnm的试样,在N2气氛中于1 500℃煅烧2 h,采用维氏硬度计在试样表面中心位置制造裂纹(压痕),然后在氮气保护下分别加热至1 000、1 100、1 200、1 300、1 500和1 550℃保温6 h进行愈合处理.通过愈合前后裂纹部位显微结构和物相组成的分析,探讨了Al2O3,-MgAlON复合材料中裂纹的愈合机理和过程.结果表明:愈合前后Al2O3-MgAlON复合材料的物相组成和化学成分变化不大,裂纹的愈合机理主要是:以Al2O3和MgAlON的扩散填充为主,并伴随一定的晶粒长大填充;Al2O3-MgAlON复合材料的裂纹愈合过程大致为:裂尖钝化-岛状凸起-凸起接触及融合-次生裂纹收缩-完全愈合.     

O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌 ,研究了O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料的抗热震行为。结果表明 :O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料具有比较好的抗热震性能 ,其临界热震温差为 110 0℃ ;添加SiC10 %试样的抗热震性能优于含SiC 5%试样的抗热震性能     

Al2O3和ZrO2基耐磨复合材料

采用热压和微电弧氧化工艺制得了含ZrO2的氧化铝基耐磨复合材料。     

加入AlON或SiAlON对Al2O3-MgO钢包浇注料热震稳定性的影响

采用在不同热震温差下测残余抗折强度保持率和1100℃水淬冷两种方法,对分别加入阿隆(AlON)和塞隆(SiAlON)于Al2O3-MgO质钢包浇注料后,对其热震稳定性的影响作了考察.结果表明,加入AlON或SiAlON后,在较小的热震温差范围内(300～500℃),浇注料的抗热震性有所改善;而在更大的热震温差范围内,浇注料的热震稳定性则比不加AlON或SiAlON时有所降低.显微结构分析表明不加AlON或SiAlON的Al2O3-MgO浇注料的基质主要由MA尖晶石和CA6相组成,并形成交织的结构,有利于浇注料受到热冲击时抵抗热应力;而加入AlON和抗氧化剂SiC或SiAlON和抗氧化剂B4C后,浇注料的基质仅由刚玉、MA和少量杂质相组成,不再存在CA6相和交织的结构.     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.     

Al2O3-AlON复合材料的烧结性能和显微结构

研究了在保护气氛下1600℃烧成的Al2O3-AlON复合材料的烧结性能、物相组成和显微结构.结果表明在刚玉材料中加入AlON,烧结性能得到改善,物相组成主要为刚玉和尖晶石型构造的氧氮化铝,两者之间形成紧密结合结构,并有少量MgAlON微晶填充在大颗粒间的孔隙中,形成致密结构.     

氮气气氛下Al对SiC-MgAl2O4复合材料物相和结构演变的影响

以SiC、MgAl₂O₄细粉为主要原料,分别添加质量分数为1%、3%、5%、7%、9%和12%的金属Al,置于流动氮气中,在1 500 ℃下保温5 h烧成得到SiC-MgAl₂O₄复合材料,对烧后试样进行XRD、SEM及EDS分析。结果表明,1 500 ℃高温烧结后,材料体系发生一系列复杂反应,试样中物相均以β-SiC、MgAl₂O₄、氮化物和sialon相为主。部分金属Al在高温下氮化形成氮化铝,并参与sialon相和MgAlON形成的反应。尖晶石则转变为富铝尖晶石和MgAlON两相共存。随着Al含量的增加,尖晶石中固溶铝含量达到极限时,析出α-Al₂O₃。Al含量的增加使得结合相Si-Al-O-N的形貌发生变化,由板带状向板柱状过渡,最终发育成形貌较为清晰的板层状。经SEM-EDS分析,sialon相中固溶一定量的Mg元素,为sialon多型体Mg-sialon相。     

Al2O3/环氧树脂复合材料导热性能的研究

分别选用纳米和超细Al2O3填料,采用直接分散法制备Al2O3/环氧树脂复合材料,研究了不同填料含量的复合材料的导热性能,并结合理论模型探讨粉体粒径对导热性能的影响.结果表明:随着Al2O3含量的增加,复合材料的导热系数增大.当加入40%的超细Al2O3填料时,复合材料的导热系数达到0.535 W/(m·K),是纯环氧树脂的3倍.实验测量值与Y. Agari模型参数均表明:超细Al2O3的体系中粒子更容易形成导热链,可以更有效地提高环氧树脂体系的导热性能.     

Ti3SiC2/Al2O3复合材料的制备与性能研究

以TiC／TiO2/Si／Al／Ti等为主要原料，采用热压法原位合成Ti2SiC2／Al2O3复合材料，分别探讨了Al掺入量和工艺制度对Ti3SiC2/Al2O3复合材料物相、显微结构以及性能的影响。结果表明：原位合成制备的Ti3SiC2/Al2O3复合材料与传统方法合成制备的纯Ti3SiC2材料相比，材料的硬度和致密度均有很大的提高。     

Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料的研究

以Al2TiO5微细粉、SiO2-Al2O3微细粉为原料,外加6%(质量分数,下同)PVA结合剂,100 MPa压力成型,1400 ℃保温1 h烧成,制备出低热膨胀系数,抗热震性能优于SiO2-Al2O3材料的Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料.对复合材料的性能测定分析,研究不同的Al2TiO5含量、烧结温度等对Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料性能的影响,获得了制备性能优良的Al2TiO5-SiO2-Al2O3复合材料的最佳工艺参数.     

Fe3Al/Al2O3复合材料的凝胶注模成型工艺研究

机械合金化法制备Fe3Al粉,用凝胶注模成型的方法制备Fe3Al/Al2O3复合材料.结果表明,用凝胶注模成型工艺制备出了Fe3Al/Al2O3复合材料,分散剂MN可以显著提高浆料的固相含量,固相含量对浆料流变性有重要影响,10% Fe3Al/Al2O3坯体的微观结构最均匀.     

Cr2O3-Na2CO3-O2体系固相反应的热分析研究

用热分析法对Cr2O3-Na2CO3体系在氧气氛中的固态反应进行了研究。在反应的初始阶段生成CrO3。氧化物再转变为中间物，表现在DSC在310℃和420℃之间有放热反应，在495℃和570℃分别有可逆吸热变化。甚至在950℃ Cr2O3转化为Na2CrO4也不完全。制样方法影响反应过程。     

原位合成Al2O3-TiN复合材料的结构特征

以纯度均为99%(质量分数)的板状刚玉,α-Al2O3微粉、TiO2微粉及金属铝粉为原料,经机械复合法制样后在流动氮气下利用常压铝热还原原位反应烧结的方法制备了Al2O3-TiN复合陶瓷材料.分析了不同的TiN生成量、烧结温度对试样的力学性能及显微结构的影响.结果表明:生成的TiN含量在10wt%的试样经过1500℃保温3 h后复合材料体积膨胀率为3.27%,体积密度为2.85g/cm3、显气孔率28.73%、抗折强度23.81 MPa.显微结构分析表明,无压烧结作用下,铝热还原氮化反应并未发生典型的烧结过程,烧结温度、TiN的自身性质、反应的强放热以及TiN和Al2O3线膨胀系数之间的差别严重影响了复合材料的烧结致密化.     

Al2O3-SiC系制品中添加物α-Cr2O3的行为

以电熔刚玉和SiC为基料的制品中添加适量亚微米级的绿铬(α-Cr2O3)时,烧成过程中α-Cr2O3生长到1～5 μm,并与刚玉表面接触区发生互扩散行为.SiC在氧化层中氧化并形成玻璃纤维,使氧化层的组分变为Al2O3-Cr2O3-SiO2系.所形成的高硅质液相能促进(Al2-x,Crx)O3固溶体析晶,晶体呈较大的六方柱状自形晶,长度达5～20 μm,长径比(a)为5～10.但此液相中不含Cr2O3.     

Fe2+诱导H2O2-O3氧化邻苯二甲酸二甲酯研究

采用Fe2+诱导H2O2-O3,进行了内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解试验.结果表明,Fe2+的存在消除了H2O2对臭氧的抑制作用,并使得H2O2-O3对DMP的氧化作用提高了31.75个百分点.当溶液DMP的初始质量浓度为50 mg· L-1、温度为60℃、初始pH为10、H2O2投加量为49 mmol·L-1、O3投加量为1.82 g·h-1、Fe2+投加量为0.72 mmol· L-1时,反应45min的条件下,Fe2+-H2O2-O3对DMP的去除率可达到78.32％.     

纳米NiO掺杂Carbores'P对Al2O3-C耐火材料力学性能的影响

为提高低碳铝碳耐火材料的力学性能,以≤1 mm的棕刚玉、Si粉和Carbores’P为原料,外加纳米NiO为催化剂,制备Al2O3-C基质试样,利用XRD、SEM、激光拉曼光谱研究纳米NiO对Carbores’P炭化产物的影响。以棕刚玉(粒度为5~3、3-1、≤1 mm)、电熔白刚玉粉、Si粉、鳞片石墨、Carbores’P、纳米NiO为原料制备低碳Al2O3-C试样,研究纳米NiO掺杂Carbore’P对试样力学性能的影响。结果表明:1400℃埋碳热处理后,添加纳米NiO能提高基质的石墨化度,促进碳纳米管和SiC晶须的生成;正是由于它们的生成,提高了Al2O3-C试样的致密度、常温强度和断裂前的位移量,使试样韧性增强。     

煅烧气氛对Al2O3-Si材料组成、结构和性能的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3微粉和Si粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,制备Al2O3-Si复合材料试样.研究了煅烧气氛对1 500℃烧后试样性能、组成和显微结构的影响.结果表明:1)在氧化气氛和弱氧化气氛中煅烧后,试样表面生成含莫来石的玻璃膜,保护了试样内部的单质Si;由于单质Si的液相助烧结作用,试样的致密度和常温强度较高,但其高温抗折强度和抗热震性较低.2)在弱还原气氛和还原气氛中煅烧后,试样中的单质Si完全与Al2O3和通过气孔进入的CO、N2反应,生成晶须状SiC、粒状Si2N2O(或絮状O'-SiAlON),试样的致密度和常温强度减小,高温强度和抗热震性提高.3)在氮气气氛中煅烧后,Si完全反应生成短柱状β-SiAlON 和晶须状SiC,试样的高温强度和抗热震性明显提高.