Si_3N_4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用AEM和HREM研究了添加纳米SiC颗粒和同时添加纳米SiC颗粒及SiC晶须的两种Si3N4 复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制。结果表明 ,部分SiC颗粒分布在Si3N4 晶内 ,SiC晶须分布在Si3N4 晶粒之间 ,SiC颗粒和晶须与Si3N4 界面之间不存在第二相组织 ,非晶组织大多分布在Si3N4 三叉晶界。断裂裂纹主要沿晶界和相界面扩展 ,也可能穿过少数Si3N4 晶粒。当裂纹扩展遇到SiC颗粒和 /或SiC晶须时 ,会发生转弯 ,产生分枝裂纹或微裂纹并在Si3N4 晶内和Si3N4 晶粒的断裂表面引起晶格畸变 ,这降低了裂纹扩展能量 ,从而改善复合陶瓷材料的断裂强度和断裂韧性     

Si_3N_4/20vol%SiC纳米复合材料的高温强度及微观结构

用Ａ１２Ｏ３和Ｙ２Ｏ３作为烧结助剂的Ｓｉ３Ｎ４／２０ｖｏｌ％ＳｉＣ纳米复合材料具有优异的室温强度．然而由于粘结相的熔点低,１０００℃以上其强度急剧下降．仅用Ｙ２Ｏ３作为烧结助剂的Ｓｉ３Ｎ４２０ｖｏｌ％ＳｉＣ纳米复合材料,在 １２００℃仍可保持较高的强度．当ＳｉＣ颗粒为３０ｎｍ．,添加 ４ｗｔ％Ｙ２Ｏ３作烧结助剂时,该材料在室温下大约 １ＧＰａ的断裂强度可以保持到 １４００℃．该样品在高达 １４００℃时的断裂呈弹性模式而没有塑性变形,断口处末发现临界裂纹生长．该纳米复合材料优异的高温强度主要是由于Ｓｉ…     

晶须增强Al—8.5Fe—1.3V—1.7Si复合材料及晶须增强效果的评价

采用粉末冶金法在较高的温度下制备了Ｓｉｃ，Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３晶须增强Ａｌ－８．５Ｆｅ－１．３Ｖ－１．７Ｓｉ耐热铝合金复合材料，由于采用不含Ｍｇ的基体避免了Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３晶须界面上出现界面反应和Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣ晶须界面上出现的办生成，所以所有晶须界面都是清洁的。加入晶须可以明显提高材料的强度和模量，三种晶贩增强效果依次为ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ１８Ｂ４Ｏ３３。这类复合材料的强度随温     

晶须增强Al－8．5Fe－1．3V－1．7Si复合材料及晶须增强效果的评价

采用粉末冶金法在较高的温度下制备了ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４和Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）晶须增强Ａｌ－８．５Ｆｅ－１．３Ｖ－１．７Ｓｉ耐热铝合金复合材料，山于采用不含Ｍｇ的基体避免了Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）晶须界面上出现界面反应和Ｓｉ_３Ｎ_４，ＳｉＣ晶须界面上出现的界面生成物，所以所有晶须界面都是清洁的．加入晶须可以明显提高材料的强度和模量，三种晶须的增强效果依次为ＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４和Ａｌ_（１８）Ｂ_４Ｏ_（３３）．这类复合材料的强度随温度的升高呈线性下降，其使用温度可比ＳｉＣ_ｗ／２０２４Ａｌ复合材料提高５０－１００℃     

激光熔覆Si3N4陶瓷层的微观结构研究

介绍了用横流式ＣＯ２激光器在Ｘ６０ＣｒＭｎＭｏＶＮｂＮ２１１０钢表面熔覆Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的方法。用透射电镜和光学显微镜熔覆层内相组成及界面结构。结果表明，熔覆层内Ｓｉ３Ｎ４或ＷＣ颗粒与粘结相Ｃｏ形成包裹结构，各相结合致密，且与基材形成了冶金结合。其主要组成相为α－Ｓｉ３Ｎ４，β－Ｓｉ３Ｎ４，ＷＣ和Ｃｏ，Ｓｉ３Ｎ４在α→β相转变时，形成非周期性的反相畴结构。性能测定指出，熔覆层具有较高的硬度（１６００     

SiC颗粒弥散强韧化Si3N4陶瓷刀具材料

对ＳｉＣ颗粒弥散强度韧化氮化硅陶瓷刀具材料的组成,结构及性能进行了研究,结果表明,ＳｉＣ颗粒的加入使材料的温度,韧性及硬度匀比纯Ｓｉ３Ｎ４陶瓷有显著提高,通过对其显微结构的分析,发现ＳｉＣ颗粒的加入使材料的显微结构明显改善能有效地阻止β－Ｓｉ３Ｎ４晶粒的异常生长,有利于形成的均匀细小的组织结构,同时,对ＳｉＣ颗粒在Ｓｉ３Ｎ４基体中的增韧机理进行了探讨。     

残余热应力对Si3N4／金属钎焊接头性能的影响

利用Ｘ射线衍射微区应力测定及剪切断裂实验方法研究了Ｓｉ３Ｎ４／金属钎焊接头中的残余热应力分布,分析和讨论了残余热应力对接头断裂形式及强度的影响。结果表明,在Ｓｉ３Ｎ４／金属钎焊接头中由于残余热应力的作用,使断裂常常发生在Ｓｉ３Ｎ４一侧。本实验通过选用热膨胀系数与Ｓｉ３Ｎ４相近的金属进行钎焊,结果可以有效地降低接头中的残余热应力,提高接头强度。另外,钎焊界面上Ｃｕ应力缓解层的加入也有利于使接头中残余热应力进一步降低。     

SiC／Al—4%Mg复合材料的组织特征及界面分析

试验观察发现，在ＳｉＣ粒子增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料中，绝大多数ＳｉＣ粒子分布于α相的晶界，呈夫规则排列，少量留在α相晶粒内。本文对其进行了理论分析，并对ＳｉＣ粒子与ＳＡｌ基体的界面进行了微观观察和分析。     

原位合成MoSi_2-SiC复合材料的室温增韧

原位合成 ＭＯＳｉ２－ＳｉＣ复合材料的断裂韧性明显高于单一ＭｏＳｉ２的断裂韧性.组织结构的ＴＥＭ与ＨＲＥＭ研究结果表明：原位合成 ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ界面为直接的原子结合,无ＳｉＯ２非晶层存在结合对该复合材料的ＫＩｃ断口形貌及压痕裂纹连续扩展路径的观察分析表明,其室温增韧机制为 ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ界面间较高的结合力、ＭｏＳｉ２基体晶粒细化及裂纹偏转和桥接．     

SiC／Al－4％Mg复合材料的组织特征及界面分析

试验观察发现，在ＳｉＣ粒子增强Ａｌ－４％Ｍｇ复合材料中，绝大多数ＳｉＣ粒子分布于α相的晶界，呈无规则排列，少量留在α相晶粒内。本文对其进行了理论分析，并对ＳｉＣ粒子与Ａｌ基体的界面进行了微观观察和分析     

ZrO2＋SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试,初步探讨了ＺｒＯ２＋ＳｉＣ颗粒对ＭｏＳｉ２基本材料的强韧化效果和机制。结果表明,材料复合具有较好的强韧化协同效应,复合材料中ＺｒＯ２相和少量ＳｉＣ颗粒在基体的间层作用,可抑制ＭｏＳｉ２晶粒长大;断口呈现晶料细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征：ＺｒＯ２＋ＳｉＣ颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧。     

活性元素Ti在Ni基钎焊合金／Si3N4界面上动态行为研究

通过润湿性试验研究了Ｎｉ－Ｔｉ合金及（ＢＮｉ－２＋Ｔｉ）合金中Ｔｉ在Ｓｉ３Ｎ４表面的动态行为。利用ＥＰＭＡ和Ｘ－Ｒａｙ技术,分析了Ｎｉ基钎焊合金与Ｓｉ３Ｎ４陶瓷间界面元素分布像及界面相产物。高温Ｎｉ基钎焊合金中Ｔｉ与Ｎｉ的亲合力很强,使合金中Ｔｉ难于向Ｓｉ３Ｎ４侧偏聚而失去活性。热力学计算表明合金中Ｔｉ与Ｓｉ３Ｎ４的界面反应不仅与反应吉布氏自由能△Ｇ有关,也与Ｔｉ在合金中扩散激活能及Ｓｉ３Ｎ４的分解能有关。     

Si3N4／SiC复合陶瓷粉末的研制

研究了添加晶种的碳热还原ＳｉＯ２法制取Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ复合粉末的工艺。发现反应温度的升高、反应时间的延长、原料ＳｉＯ２粉比表面的增大、添加Ｓｉ３Ｎ４晶种以及提高Ｎ２流速，均有利于Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ相含量的增加。当ＳｉＯ２：Ｃ为１：２，加入１０Ｗｔ％Ｓｉ３Ｎ４品种时，在１３５０℃下于Ｎ２流速为０．４ｍ３·ｈ－１气氛下反应４ｈ，可得到平均粒度为０．４６ｍ，含Ｎ２３．９ｗｔ％、Ｃ６．２５Ｗｔ％、Ｏ２．９０ｗｔ％的Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ超细复合粉末。     

SiC晶须有序添加角度对Si3N4基体陶瓷的增韧效应

对晶须添加的方向角效应进行了研究,对裂纹尖端后方晶须桥连角度引起的应力重新分布进行了有限元分析,得到晶须添加角度不同时Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料的裂纹尖端和晶须附近区域的应力应变场。分析表明,试件在Ⅰ型加载受力状态下,当添加晶须的轴向垂直于裂纹面时,晶须在裂纹尖端后的桥接所引起的能量耗散作用最大,添加效果最优,使材料达到较好的增韧效果。当添加晶须与裂纹面法向形成角度θ时,随角度θ的增加,裂纹尖端拉应力增加     

SiCW／Y—TZP／Al2O3复合陶瓷的显微结构及其力学性能

研究了ＳｉＣＷ／Ｙ－ＴＺＰ／Ａｌ２Ｏ３系复合陶瓷的显微结构及其力学性能，通过透射电镜拉伸试样中的裂纹扩展形态与组织变化，分析了晶须与ＺｒＯ２相变增韧机制。结果表明，陶瓷体内各相结合致密，分布较为均匀，其室温强度和断裂韧度分别为１１００ＭＰａ和１１．９ＭＰａ．ｍ＾１／２，晶须拔出，裂纹偏转及ＺｒＯ２ｔ－ｍ相变是该复合材料的主要增韧机制。ＳｉＣ晶须和Ｙ－ＴＺＰ的共同作用，对复合材料强度和断裂韧性的提高     

21—4N钢的过热与锻造裂纹

２１－４Ｎ钢在１２１０￣１２５０℃加热时，不同程度地出现晶粒粗化，晶界被Ｍ２Ｎ和Ｍ７Ｃ３弱化的过热组织特征，温度愈高，过热程度愈大。过热后，不适当的锻造另工温度促使锻造裂纹的形成，锻造裂纹起源于锻坯表面，沿大晶粒间界扩展。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料的动态断裂行为研究

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),利用动态SEM原位拉伸方法研究了纳米复合材料的断裂行为.结果表明:微裂纹主要在晶界上的β-Mg17Al12处萌生,并沿着晶界上的脆性相不断开裂和连接向前扩展,由于颗粒和界面的阻碍,裂纹扩展路径较长.AZ91D合金的裂纹也主要沿着晶界上的脆性相不断向前扩展,但裂纹扩展路径比较平坦,AZ91D合金在加载初期就萌生出大量的裂纹.     

Si在变形Ni—Cu—Fe—Mn—Si合金中的行为

研究了热处理后前后变形Ｎｉ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金中的Ｓｉ的存在形式，在晶界及晶内的分布状态和结构，并研究了在热处理状态下，合金性能的变化，ＸＲＤ分析表明：Ｎｉ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金基体为面心方立结构，在热加工状态（Ｒ态）下，Ｎｉ－Ｃｕ－Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金除Ｎｉ３Ｓｉ相外，还出现了Ｎｉ３１Ｓｉ１２相。该相为立方结构。ＴＥＭ分析表明：第二相（Ｎｉ３Ｓｉ）在晶界和晶内弥散分布，少量在晶界聚     

Si_3N_4/Ti/Ni/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接接头的强度与断裂

在温度为１２７３ ～１４２３ Ｋ、时间为０ ．９ ～７ ．２ ｋｓ 和０ ．１ ＭＰａ 压应力的条件下进行了Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｓｉ３Ｎ４ 的部分瞬间液相连接, 结合ＳＥＭ, ＥＤＳ 和ＸＲＤ 测试结果, 分析了连接温度和时间对接头常温四点弯曲强度和断裂方式的影响。通过用反应层厚度来表征界面强度, 用σＲｅｓθｍａｘ 来评价近界面陶瓷断裂, 用σＲｅｓθ＝ ０ 来评价界面断裂, 建立了界面强度、陶瓷强度和残余应力与接头强度和三种断裂类型的关系模型。     

Ca对Al2O3（P）／Al—Si复合材料凝固组织的影响

本文利用定向凝固方法研究了Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｓｉ复合材料溶液中添加微量Ｃａ对基体组织及Ａｌ２Ｏ３颗粒分布的影响,结果表明,Ｃａ能够细化,Ａｌ－Ｓｉ合金基体的共晶Ｓｉ,但Ｓｒ变质时添加Ｃａ,Ｃａ对Ｓｒ的共晶Ｓｉ细化能力具有阻碍作用,Ａｌ－Ｓｉ－Ｓｒ－Ｃａ中Ｃａ的变质阻碍作用可能是因为生成Ｃａ－Ｓｒ－Ｓｉ金属间化合物消耗了溶液中的Ｓｒ,单独添加Ｃａ或Ｓｒ时,Ａｌ２Ｏ３颗粒部被凝固界面所排斥和推移,在固