金属-Al2O3陶瓷基复合材料的研究与发展前景

Al2O3陶瓷是一种很重要的抗氧化、抗腐蚀的高温结构陶瓷材料.但由于其烧结活性低,难以烧结致密,脆性大,而在应用上受到限制.在Al2O3陶瓷中引入延性金属第二相和采用纳米材料可大大提高烧结活性,不仅起到金属增韧的效果,而且也可使陶瓷具有一定的导电、导热性,从而扩大其在微电子行业中的应用.本文综述了国内外近几年来对纳米金属-Al2O3陶瓷的研究发展现状,指出了其应用前景.     

TZP／TiC／Al2O3陶瓷复合材料在模具中的应用

采用ＴＺＰ相变和ＴｉＣ颗粒共同增韧Ａｌ２Ｏ３，使ＴＺＰ／ＴｉＣ／Ａｌ２Ｏ３复合材料的抗弯强度σｆ和断裂韧度ＫＩＣ分别达到１１０６ＭＰａ和１１．８６ＭＰａ·ｍ＾１／２。探讨了复合材料在用作螺旋丝拉拔模具时的磨损和破损行为，研究了ＴＺＰ和ＴｉＣ对模具磨损和破损性能的影响。     

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In order to accurately control the rare earth content in liquid steel in electroslag remelting (ESR) process, according to the ion and molecule coexistence theory (IMCT) of slag structure and corresponding phase diagrams, a thermodynamic calculating model for the evaluation of mass action concentrations (designated by Ni for structure unit i) for La2O3-Al2O3-CaF2 slag system was formulated. The results show that the calculated values of NLa2O3 are in good agreement with the reported measured values, indicating that this calculating model can wholly embody the characteristics of the slag system. The activity of La2O3 decreases with the increasing of the Al2O3 and CaF2 content, and Al2O3 is stronger than CaF2 in decreasing the activity of La2O3. But the activity of La2O3 increase with the increasing in temperature at the composition range of 30% La2O3, 20% Al2O3, 50% CaF2. Above all, the activity of La2O3 in La2O3-Al2O3-CaF2 slag system can be quantitatively analyzed by this thermodynamic model, and this model can provide a theoretical basis for precisely controlling the lanthanum content in molten steel in ESR process.     

Al-Fe2O3-Cr2O3体系SHS制备Al2O3陶瓷复合涂层的研究

以Al粉、Fe2O3粉和Cr2O3粉为主要反应物,采用自蔓延高温合成(SHS)方法在Q235钢基体上制备Al2O3陶瓷复合涂层,研究了反应物成分配比对自蔓延反应过程、涂层的合成产物和涂层性能的影响规律.结果表明:自蔓延反应分两步进行,并且反应不完全.反应物中Al-Fe2O3与Al-Cr2O3体系质量比增加会加快自蔓延反...     

多孔TiB2+Al2O3/NiAl基复合材料的研究

采用自蔓延高温合成技术制备NiAl/Al2O3 TiB2多孔复合材料,Ni-Al体系的反应产物的相组成主要为NiAl;Ni、Al、B2O3和TiO2组成的反应体系在进行燃烧合成反应之后,生成物主要是NiAl、Al2O3和TiB2,表明燃烧过程中很短的时间内反应能完全充分地进行;加入10Al 3TiO2 3B2O3→5Al2O3 3TiB2颗粒增强体系后,反应合成的多孔产物的孔径减小,孔洞间的连通性增强,孔隙度升高。     

金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的研究进展

Al2O3陶瓷的脆性本质极大的限制了其使用范围.在提高氧化铝陶瓷韧性的研究中,利用金属间化合物作为第二相来增韧氧化铝陶瓷已成为研究热点之一.本文从金属间化合物的基本性质出发,综述了金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的最新进展,在此基础上总结了增韧机理,并提出了今后的发展方向.     

α-Al2 O3的含量对轻质氧化铝空心球 陶瓷力学性能的影响

轻质氧化铝空心球陶瓷作为极有发展前途的高温隔热材料,α-Al_2O_3的含量对其力学性能有重要影响。以合理级配的氧化铝空心球为骨料,加入不同比例的α-Al_2O_3微粉和325#莫来石,通过试验测定其物理性能,确定α-Al_2O_3微粉和325#莫来石的最优配比。试验数据显示,当α-Al_2O_3的添加量为30%时,制品的常温抗折强度和常温耐压强度最大,达到12.58 MPa;热震稳定性达到最高,其保持率为0.98%。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)共晶复合陶瓷晶体生长机理

基于国外定向凝固氧化物/氧化物共晶复合陶瓷的晶体生长动力学行为的研究成果,阐述其动力学机制,分析动力学因素对微观结构形态的影响,探讨晶体生长热力学、动力学行为与微观结构形态之间的关系,同时结合以燃烧合成、快速凝固技术制备的新型高强韧Al2O3/ZrO2(Y2O3)共晶复合陶瓷,探讨共晶复合陶瓷在快速凝固条件下的晶体生长动力学行为.结合定向凝固与快速凝固两种晶体生长机制,得知过冷度、凝固界面前沿的温度梯度是影响晶体生长方式的重要因素,且受二者决定的凝固速率(即晶体生长速率)则决定材料的最终微观结构与形态.     

CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系脱磷行为

利用Factsage软件计算了Al2O3含量对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系熔点和黏度的影响,并通过实验研究了在1 400℃时,CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3四元渣系对高磷铁水脱磷行为的影响.结果表明:渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间时,随着A12O3含量的增加,渣系的熔化温度迅速降低,进一步增加渣中的A12O3含量,渣系的熔化温度逐渐增加;Al2O3对CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3渣系的黏度影响不大;渣中Al2O3的质量分数在3％～6％之间变化时,渣系脱磷能力变化不是很大,脱磷率维持在91％左右,进一步增加渣系中A12O3的量,脱磷率逐渐下降;Al2O3对脱磷率产生影响可能是其改变了炉渣中液相所占比例,进而影响磷从铁水中向液相渣的传质过程.     

Al2O3基纳米复合陶瓷的研究最新进展

论述了近年来氧化铝基纳米复合陶瓷材料在复合粉末制备、成形、烧结和力学性能方面的研究最新进展,综述了有关增韧强化机制的研究进展,并指出了今后氧化铝纳米复合陶瓷材料的应用前景及发展方向.     

BN-AlN复合陶瓷的制备与性能研究现状

介绍了BN-Al N复合陶瓷的几种常见的制备方法,同时对BN-Al N复合陶瓷的性能研究现状进行了论述,最后对BN-Al N复合陶瓷的未来发展进行了展望。     

SiC和Ti(C,N)颗粒弥散陶瓷材料的力学性能与微观结构

采用热压工艺制得SiC和Ti(C,N)双相弥散Al2O3基陶瓷复合材料，该材料具有较高的抗弯强度、断裂韧度和硬度。研究表明：只有在合适的热压工艺和组分条件下才能获得良好的微观结构与力学性能。该陶瓷复合材料的增韧机制主要是裂纹桥联、裂统偏转和颗粒拔出。此外，大量孪晶和位错的存在在对材料的增韧补强也有所贡献。     

Al2O3含量对ZrO2/Al2O3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响

以陶瓷纺织剪刀为应用目标。开发成功ZrO2／Al2O3复相陶瓷材料，并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明。随着Al2O3含量的增加，材料晶粒逐渐减小，材料中t相ZrO2的含量呈上升趋势。这有利于材料断裂韧度和横向断裂强度的提高；当Al2O3含量（质量分数）为20％左右时，ZrCh／Al2O3复相陶瓷材料的综合力学性能最佳。     

Study on Microstructure of Alumina Based Rare Earth Ceramic Composite

Analysis techniques such as SEM, TEM and EDAX were used to investigate the microstructure of rare earth reinforced Al2O3/(W, Ti)C ceramic composite. Chemical and physical compatibility of the composite was analyzed and interfacial microstructure was studied in detail. It is found that both Al2O3 and (W, Ti)C phases are interlaced with each other to form the skeleton structure in the composite. A small amount of pores and glass phases are observed inside the material which will inevitably influence the physical and mechanical property of the composite. Thermal residual stresses resulted from thermal expansion mismatch can then lead to the emergence of dislocations and microcracks. Interfaces and boundaries of different types are found to exist inside the Al2O3/(W, Ti)C rare earth ceramic composite, which is concerned with the addition of rare earth element and the extent of solid solution of ceramic phases.     

微孔陶瓷管孔隙率的测定及表面润湿性研究

采用压汞法对由热压成型法自行制备的微孔陶瓷管孔隙结构进行研究,得到陶瓷管膜的孔隙分布。采用自行研制的三相界面测定仪测量了常见的低温金属锡与刚玉陶瓷管膜在240~640℃内的表观润湿现象,在该温度范围内锡与陶瓷管膜的接触角均大于150°,两者润湿性很差。依据图像处理技术和理论计算,提出一种测量多孔表面液滴渗透速度的方法,推导出液滴向陶瓷管微孔内渗透的速度方程。并以油滴进行实验,实验发现渗透过程中液滴首先会进行铺展,并且一段时间内维持其铺展半径直至最终完全渗入。     

热压烧结制备BN陶瓷复合材料的研究进展

介绍了利用热压烧结制备h-BN复合陶瓷的工艺过程和致密化过程,分析了Al N/BN、Si3N4/BN和SiC/BN复合陶瓷在力学性能、耐热性能、加工性能和介电性能方面的影响因素,最后对BN复合陶瓷的未来发展趋势进行了展望。     

BN含量对注射成形AlN-BN复相陶瓷性能和组织的影响

采用粉末注射成形和无压烧结相结合的工艺制备AlN-BN复相陶瓷,讨论了AlN-BN混合料的流变性能以及BN含量对复相陶瓷热导率、硬度以及显微组织的影响.研究结果表明,AlN-BN混合料具有良好的流动性和较小的温度敏感性,适宜陶瓷注射成形.复相陶瓷的热导率、致密度以及硬度随着BN含量增加而降低,主要是由于BN本身具有较低的硬度和热导率以及在烧结过程中形成特殊的卡片房式结构阻碍了AlN烧结致密化造成的.综合考虑热导率和可加工性能的要求,最佳的BN质量分数在10%~15%之间,所制备的复相陶瓷的热导率大于120W·m^-1·K^-1,硬度低于HRA80,致密度大于90%.     

Al2O3/ZrO2层状复合陶瓷的研究

用辊轧工艺,在最佳成分配比及烧结制度下,制备了Al₂O₃/20%Al₂O₃(nm)+20%ZrO₂+60%Al₂O₃(μm)/Al₂O₃层状复合陶瓷.通过断裂韧性的测定,发现层状复合的断裂韧性值比无层状复合的Al₂O₃或ZrO₂增韧Al₂O₃有很大的提高,利用扫描电镜(SEM)对层状复合的微观结构进行了观察,讨论了层状复合的增韧机制和ZrO₂诱发微裂纹的机理,同时观察到层状复合断裂的典型特征为台阶状断裂。