纳米-相变陶瓷复合材料的有效刚度

含纳米纤维和相变粒子的陶瓷复合材料具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为，其组织结构以含纳米纤维的棒状复合体为基体，并在棒状复合体周围分布有少量的可产生相变的二相粒子。本文在Mori-Tanaka方法和有效自洽法的基础上提出复合材料刚度预报的随机二相胞元法。首先应用Mori-Tanaka方法计算出棒状复合体的刚度，考虑棒状复合体方位的随机性，根据复相陶瓷基体的应变均值，计算出复合材料基体的有效弹性模量和泊松比，复相陶瓷材料基体为各向同性体。最后将相变粒子看作夹杂在基体中的颗粒，计算出陶瓷复合材料的等效刚度。复相陶瓷的弹性模量随二相组元体积分数的增加而下降且略低于用混合律求解的结果，说明纳米纤维和相变粒子之间的相互作用降低了弹性模量；复相陶瓷的泊松比随二相组元体积分数的增加而下降且略高于用混合律求解的结果，说明纳米纤维和相变粒子之间的相互作用提高了泊松比。     

纳米-相变陶瓷复合材料的有效刚度

含纳米纤维和相变粒子的陶瓷复合材料具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为,其组织结构以含纳米纤维的棒状复合体为基体,并在棒状复合体周围分布有少量的可产生相变的二相粒子.本文在Mori-Tanaka方法和有效自洽法的基础上提出复合材料刚度预报的随机二相胞元法.首先应用Mori-Tanaka方法计算出棒状复合体的刚度,考虑棒状复合体方位的随机性,根据复相陶瓷基体的应变均值,计算出复合材料基体的有效弹性模量和泊松比,复相陶瓷材料基体为各向同性体.最后将相变粒子看作夹杂在基体中的颗粒,计算出陶瓷复合材料的等效刚度.复相陶瓷的弹性模量随二相组元体积分数的增加而下降且略低于用混合律求解的结果,说明纳米纤维和相变粒子之间的相互作用降低了弹性模量:复相陶瓷的泊松比随二相组元体积分数的增加而下降且略高于用混合律求解的结果,说明纳米纤维和相变粒子之间的相互作用提高了泊松比.     

非晶晶化法制备高性能ZTM微纳米复相陶瓷

采用非晶晶化法制备了Si-Al-Zr-O系氧化锆增韧莫来石(ZTM)微纳米复相陶瓷.分析了不同热处理温度和氧化锆含量对材料微观结构及其力学性能的影响.锆含量为15%(质量分数)的样品在1150℃热处理后能得到较好的力学性能,断裂韧性和抗弯强度分别达到了5.13 MPa·m1/2,520 MPa.比用传统方法制各的ZTM陶瓷性能提高约40%.     

非晶晶化法制备纳米双相α-Fe/Nd2Fe14B磁性粉体的研究

本文在NMS-Ⅱ磁粉生产设备上,研究非晶晶化工艺因素(快淬速度、晶化温度和晶化时间)对Nd2(Fe,C0,Zr)14B磁粉磁性能和组织的影响.并通过振动样品磁强计(VSM)、x射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等分析工艺因素对Nd2(Fe,Co,Zr)14B磁粉的磁性能及纳米晶形成的影响规律.经分析确定较好...     

非晶晶化法制备纳米双相α-Fe/Nd_2Fe_（14）B磁性粉体的研究

本文在NMS-Ⅱ磁粉生产设备上,研究非晶晶化工艺因素（快淬速度、晶化温度和晶化时间）对Nd2（Fe,Co,Zr）14B磁粉磁性能和组织的影响。并通过振动样品磁强计（VSM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等分析工艺因素对Nd2（Fe,Co,Zr）14B磁粉的磁性能及纳米晶形成的影响规律。经分析确定较好的工艺为：以17 m.s-1速度快淬获得非晶并粉碎,随后氩气保护下730℃晶化20 min;获得的磁性能为：Br=7.620 kGsj、Hc=8.321 kOe（、BH）max=10.019 MGOe。     

纳米复相陶瓷超声振动平面磨削温度的试验研究

本文采用人工热电偶测温方式,对纳米ZrO2增韧氧化铝复相陶瓷,进行了普通和超声平面磨削温度试验研究.给出了普通和超声磨削两种情况下温度场的分布状态与规律,研究了不同的磨削参数,对陶瓷磨削温度的影响.研究得出:超声磨削的表面温度,一般比普通磨削的温度至少低70℃,复相陶瓷由于其材料的热特性,表现出距离表面越近,温度梯度越大的规律.磨削参数对表面温度的影响规律是,磨削深度影响最大,进给速度次之,砂轮速度最小.     

二维超声振动磨削纳米复相陶瓷的表面粗糙度研究

本文对纳米复相陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削的对比试验,研究了超声振动磨削对工件表面质量的影响,分析了不同的加工工艺参数及振动参数对加工工件表面粗糙度的影响,实验结果表明,在同样的切深条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,可以得到比普通磨削加工粗糙度较小的加工表面,且在超声振动中砂轮作高频振动,砂轮不易堵塞,利于使用细粒度砂轮磨削;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大。二维超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量,并能有效地避免普通磨削下微裂纹的产生,因此它是磨削陶瓷的一种精密加工方法。     

Al2O3-ZrO2纳米复相陶瓷的超塑性变形行为

以Al2O3-ZrO2(3Y)(含摩尔分数3%Y2O3稳定的ZrO2)纳米复相陶瓷为研究对象,研究了其超塑性变形行为以及纳米相复合带来的新变化.超塑性挤压成形试验表明,在1 650℃～1 700℃,材料表现出类似金属材料的良好成形性能,单位挤压力小于25 MPa.当变形温度达到1 750℃,材料呈现出类似金属的"过烧"现象.首次在陶瓷材料变形后的组织中观察到类似于金属材料变形后出现的"锻造流线",并分析了造成这种特殊现象的原因.     

Si3N4/SiC纳米复相陶瓷化学制备工艺研究

用湿化学方法,通过非均匀成核方式将烧结助剂Al2O3,Y2O3均匀包覆到纳米SiC及Si3N4颗粒表面.经烧结助剂表面包覆修饰后的SiC,Si3N4粉体表现出相似的胶体特性,其等电点IEP分别从pH=3.4,pH=4.4移至pH=8.6,pH=9.2.在pH=7.5时,被覆烧结助剂的SiC,Si3N4颗粒都具有较高的Zeta电位正值,具有良好的分散性.然后,通过胶态悬浮液混合,将纳米SiC均匀分散到Si3N4基体中.从而实现纳米复相陶瓷中各相的均匀混合.实验结果表明,用湿化学方法制备的Si3N4/SiC纳米复相陶瓷材料具有较均匀的显微结构、良好的烧结性能和力学性能.     

二维超声磨削纳米复相陶瓷的磨削特性研究(1)

本文通过对二维超声磨削纳米复相陶瓷的磨削特性进行理论分析及试验研究，尤其是磨削力的特性及其影响因素，从而探索磨削加工表面质量的影响因素并提出改善磨削效果的措施。研究结果表明，磨削力随着切深的增大而增大，随着磨削深度的进一步增加，超声振动在磨削加工中所起的作用减弱；二维超声振动磨削大大扩大了复相陶瓷磨削的塑性加工区域，二维超声振动磨削过程的塑性域是磨削深度小于5μm，而普通磨削塑性域是在磨削深度小于2μm；适当增大磨削速度，既可以增强磨削砂轮的自锐能力，获得较高的去除率，又可以增加塑性变形，改善工件的表面质量；砂轮线速度的变化对二维超声振动磨削过程中的磨削力影响比对普通磨削过程中的磨削力的影响小，故二维超声振动磨削可以选用较大的砂轮线速度；工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大，其值随着工件速度的增加而增大。     

碳化硅晶须制备微孔陶瓷

介绍一种制备碳化硅微孔陶瓷的新方法。以碳化硅晶须为主要原料,不添加任何造孔剂,采用传统的烧结工艺,在1700℃下制备出孔隙率高于56%、平均孔径为3.8?m、弯曲强度为158 MPa的碳化硅微孔陶瓷,并研究了制备工艺对制品性能的影响。研究结果表明微孔的形成机理主要是晶须之间的架桥作用;通过调节碳化硅晶须的长径比、烧结助剂用量、烧结温度等条件,可以有效地控制微孔陶瓷孔隙率的高低、孔径的大小及其力学性能。     

含随机分布弧形微裂纹陶瓷复合材料的强度预报

针对颗粒性陶瓷复合材料内存在大量界面弧形微裂纹现象，通过考虑夹杂与微裂纹的相互作用，利用二相胞元法推导出夹杂与微裂纹共同作用引起的扰动应变和本征应变。根据微裂纹的本征应变确定了复合材料自由能的变化，进而计算出弧形微裂纹的能量释放率，由材料的破坏条件可获得不同外载条件下的强度。结果表明：复合材料的强度与第二相颗粒的尺寸和内界面脱粘区域有关，颗粒直径越小，强度越高；界面脱粘微裂纹角度越小，强度越高；而微裂纹的分布形态和体积分数对复合材料的强度影响很小。     

含随机分布弧形微裂纹陶瓷复合材料的强度预报

针对颗粒性陶瓷复合材料内存在大量界面弧形微裂纹现象,通过考虑夹杂与微裂纹的相互作用,利用二相胞元法推导出夹杂与微裂纹共同作用引起的扰动应变和本征应变.根据微裂纹的本征应变确定了复合材料自由能的变化,进而计算出弧形微裂纹的能量释放率,由材料的破坏条件可获得不同外载条件下的强度.结果表明:复合材料的强度与第二相颗粒的尺寸和内界面脱粘区域有关,颗粒直径越小,强度越高;界面脱粘微裂纹角度越小,强度越高;而微裂纹的分布形态和体积分数对复合材料的强度影响很小.     

颗粒和晶须增强Al-Fe-V-Si复合材料的研究进展

分析了快速凝固／粉末冶金方法和喷射沉积方法两种工艺制备耐热铝合金的优缺点。对颗粒和晶须增强Al-Fe-V-Si复合材料的作用做了归纳和比较。     

TiN-SiC复合陶瓷材料的研制

以Ti、Si3N4、石墨和α-SiC粉体为原料,通过反应热压合成了TiN-SiC复合陶瓷材料。研究结果表明:在TiN-SiC复合陶瓷材料中,TiN和SiC晶粒细小均匀,无异常晶粒长大现象,TiN晶粒尺寸为1μm～7μm,SiC均匀分布于TiN之间;该复合材料的密度、维氏硬度和断裂韧性分别为4.41g/cm3、13.6GPa和6.89MPa·m1/2,其增韧机制主要为裂纹偏转和裂纹分叉机制。     

可加工AlN-BN复合陶瓷的制备

以碳热还原法合成的 AlN 粉末和市售 BN 粉末为原料,添加 5%Y2O3 为烧结助剂,利用无压烧结制备 AlN-15BN复合陶瓷,研究了烧结温度对 AlN-15BN 复合陶瓷相变、致密度、微观结构以及性能的影响,结果表明:Y2O3 可与 AlN粉末表面的 Al2O3 发生反应生成液相促进烧结,随着烧结温度的升高,复合陶瓷的致密度、热导率和硬度逐渐增加,片状的 BN 形成的卡片房式结构会阻碍复合陶瓷的收缩和致密。在 1 850℃烧结 3 h,可以制备出相对密度为 86.4%,热导率为104.6 W?m-1?K-1,硬度为 HRA56.2的 AlN-15BN复合陶瓷。研究表明,通过添加加工性能良好的 BN制备可加 AIN-BN复合陶瓷,是解决 AIB 陶瓷复杂形状成形问题的一个重要途径。     

利用ESEM行陶瓷的寿命预测与控制

针对ZrO2/CePO4陶瓷,利用环境扫描电子显微镜的环境样品台,设计腐蚀、磨损环境条件,对材料在环境条件下磨损规律进行了研究,并对不同磨损阶段材料在微观尺度出现的开裂、以及裂纹扩展和连通规律进行了观测分析.研究结果表明,材料在设定环境条件下的寿命与材料中出现颗粒间微开裂的时间有关,材料中微裂纹的相互连通是导致材料失效的控制因素.利用环境扫描电子显微镜,结合材料的寿命理论和材料设计,是实现陶瓷材料寿命预测和控制的可行手段.     

碳化硼-硼化钛复合陶瓷的制备

研究了TiB2、TiC、Ti三种添加剂对超细B4C粉末的无压烧结(2 200℃×1 h)密度的影响.结果表明,加入Ti粉末对B4C的烧结没有产生明显的影响,最高密度不超过86%理论密度;而TiB2对B4C的烧结致密化有明显的促进作用,当TiB2含量达到50%时,复合陶瓷的烧结密度达到92%理论密度;TiC对B4C的烧结致密化影响比较复杂,过少或过多时均不能获得最高的烧结密度,当TiC含量为30%时,密度达到最高值(94.5%理论密度).B4C-TiC反应烧结陶瓷由B4C、TiB2、C三相组成.