原位合成TiB2-SiC基复相陶瓷及其高温摩擦学性能的研究

本研究以SiC为基体，用TiC和B4C为原料，采用新的反应原理生成TiB2，原位合成了TiB2-SiC基复相陶瓷，提高了SiC陶瓷的物理性能和高温摩擦学性能：随着材料中TiB2物相重量百分比的增加，材料的高温摩擦学性能提高。在以下摩擦环境参数下TiB2（wt25％）SiC基复相陶瓷自对偶在空气中高温摩擦磨损性能较好，呈现良好的高温自润滑性能：在升温状态下、空气中、环境温度为200℃-1000℃、外加载荷为0．2MPa、摩擦速度为0．3m／s，温度和外加载荷对TiB2-SiC基复相陶瓷自对偶比磨损率的影响具有依存性。高温摩擦氧化是TiB2-SiC基复相陶瓷自对偶高温磨损主要机理，磨损试样磨损断面包含摩擦氧化层、过渡层和基体亚表面三层。氧化层和过渡层接触紧密；磨屑具有典型包裹结构。     

TiB2-TiSi2复相陶瓷的氧化行为研究

采用等温氧化增重法,研究了1650℃热压烧结的TiB2-TiSi2复相陶瓷的高温氧化行为.通过XRD、SEM等分析手段,研究了高温氧化层的物相组成与显微结构,并结合热力学计算,探讨了TiB2-TiSi2复相陶瓷高温抗氧化机理.研究表明:TiB2-TiSi2复相陶瓷的氧化增重随时间变化符合抛物线变化规律;随着在空气中氧化时间延长,氧化增重初期增加较快,进而增加较为平缓,进入钝化氧化阶段;TiB2-TiSi2复相陶瓷的高温抗氧化机理为TiSi2先于TiB2与氧发生反应形成TiO2与SiO2保护层,阻碍了氧气与材料的进一步接触,使材料具有高温自愈合抗氧化性,提高了TiB2-TiSi2复相陶瓷的高温使用温度.     

SiC-TiB2-TiCx复相陶瓷的氧化行为研究

本文采用热等静压原位合成技术制备了TiB2-TiCx和SiC-TiB2-TiCx复相陶瓷,对其高温氧化行为进行了研究.结果表明,添加SiC后陶瓷材料抗氧化性有很大提高.SiC-TiB2-TiCx陶瓷的最高有效抗氧化温度为1200℃,而TiB2-TiCx陶瓷只有700℃.在温度低于1200℃时,SiC-TiB2-TiCx陶瓷的长时间抗氧化性能也优于TiB2-TiCx陶瓷.     

Al2O3/SiC复相陶瓷的高温蠕变与持久强度

采用三点弯曲方法分别研究了两种的位反应烧结的氧化铝／碳化硅复相陶瓷在１０００℃和１２００℃的高温蠕变性能和失效特性，探讨了不同温度和加载时间对有速率的影响，并分析了静载何上高温失效机理和持久强度，对常温力学性能和高温力学性能进行了测试，并对不同条件下的断口进行了显微分析和对比。研究表明复相陶瓷在高温静载荷下的损伤过程是由于晶骨移引起的蠕变和断裂纹扩展以及高温等综合过程，任何一种因素单独作用或多种因     

ZTA陶瓷复合材料的高温蠕变及延迟断裂行为研究

本文对一种ZTA材料的高温蠕变及延迟断裂行为进行了实验性研究。研究表明:1100℃以下ZTA材料没有明显的蠕变及裂纹缓慢生长(SCG);当温度升高到1200℃时,蠕变和SCG都变得显著起来。静态疲劳试验发现:在1200℃时材料的断裂可能存在两种机理,即SCG与蠕变断裂(或失效)。     

氧化气氛下热处理对SiC/h-BN复相可加工陶瓷性能的影响

采用热压烧结制备h-BN体积含量分别为30%和40%的可加工SiC/30%h-BN和SiC/40%h-BN复相陶瓷,并在不同温度和氧化气氛下对复相陶瓷样品进行热处理。测试了预制Vickers压痕的复相陶瓷样品在热处理前后的强度和表面硬度,并通过X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了复相陶瓷表面成分和显微结构的变化。结果表明:氧化气氛下的热处理可恢复陶瓷在加工时由表面损伤降低的强度,1100℃热处理2h的陶瓷效果最佳。经1100℃热处理2h后,带压痕的SiC/40%h-BN复相陶瓷的强度恢复到389.81MPa,表面硬度从6.11GPa提高10.48GPa。SiC和h-BN的高温氧化行为是强度恢复和表面硬度升高的主要原因。     

原位合成碳化硅-硼化钛复相陶瓷的高温摩擦性能及其磨损机理

以SiC为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了SiC-TiB2复相陶瓷.通过测试SiC和SiC-TiB2的高温摩擦系数和比磨损率与温度、外加载荷的关系,研究了SiC-TiB2复相陶瓷的高温摩擦学性能.在空气中,外加载荷为0.2 MPa,摩擦速度为0.3 m/s时,SiC-TiB2复相陶瓷自对偶(SiC-TiB2/SiC-TiB2)高温摩擦呈现较好的高温自润滑性能.温度对SiC-TiB2/SiC-TiB2摩擦系数和比磨损率的影响与载荷有关.载荷为0.4 MPa时,比磨损率最大.用X射线衍射测试了SiC-TiB2/SiC-TiB2磨屑的组成,用扫描电子镜观察了SiC-TiB2/SiC-TiB2磨损断面,发现高温摩擦氧化是TiB2-SiC/SiC-TiB2磨损的主要机理.磨损断面包含摩擦氧化层、过渡层和基体亚表面3层,氧化层和过渡层接触紧密.磨屑具有典型包裹结构,其主要氧化物是无定形氧化硅.平滑的氧化层改进了摩擦表面的塑变性能,缓冲了摩擦应力,减小了高温比磨损率.     

热压氮化硅在1200℃的高温疲劳损伤

研究了热压氮化硅陶瓷的室温和高温力学性能及在１２００℃的高温疲劳损伤行为，发现材料的弹性模量、抗变强度与断裂韧性均随温度升高而下降，但在１０００℃以上降低最为显著。在１２００℃高温疲劳寿命与应力之间符合单对数线性关系经分析发现这种现象与失效的热激活过程有关。通过对实验数据，ＸＲＤ相结构、变形动力学过程和断口的微观分析证明，陶瓷高温疲劳失效机理为“杂质空穴复合作用机制”。对热压氮化硅来说，失效机理主     

AlN陶瓷在空气中高温下的氧化行为

在空气中９００－１２００℃的高温下，研究了添加Ｙ２Ｏ３常压烧结ＡｌＮ陶瓷的氧化行为。用电光天平测量了氧化后ＡｌＮ陶瓷的相对质量变化△ｍ随氧化温度及时间的变化规律。运用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术对氧化的ＡｌＮ陶瓷的表面形貌及生成的物相进行了分析。     

热压烧结制备原位复合（TiB2+TiC）/Ti3SiC2复相陶瓷

采用热压烧结法制备了原位复合(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相陶瓷。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对材料的物相组成和显微结构进行了表征,研究了烧结温度对材料物相组成、烧结性能、显微结构与力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1 350～1 500℃范围内,随着烧结温度的升高,合成反应进行逐渐完全,材料的密度、抗弯强度和断裂韧性显著提高。1 500℃烧结可得到致密的原位复合(TiB2+TiC)/Ti3SiC2复相陶瓷,材料晶粒发育较完善,层片状Ti3SiC2、柱状TiB2与等轴状TiC晶粒清晰可见,增强相晶粒细小,晶界干净,材料的抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度分别达到741 MPa,10.12 MPa.m1/2和9.65 GPa。烧结温度达到1 550℃时Ti3SiC2开始发生分解,材料的密度和力学性能又显著下降。     

陶瓷高温蠕变寿命的估计

简要介绍了现有文献中报道的适用于估计陶瓷材料高温蠕变寿命的几种主要模型，针对它们的缺点，提出了估计陶瓷高温蠕变寿命的新思路，从数学上推算了１期，２期，３期蠕变发生的时间，提出了完整的蠕变寿命计算方法，对改进陶瓷高温蠕变寿命的估计方法作了理论上的探讨。     

自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体反应机制的研究

采用“气窒法”实现燃烧波的“淬熄”，获得了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体中不同阶段的燃烧产物，对燃烧产物进行XRD分析，并结合热力学和TG－DTA分析，探讨了自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体的反应机制，研究结果表明，Fe粉在高压氧气下被氧化生成Fe2O3并放出大量的热，使自蔓延反应进行，同时Fe2O3与ZnO,NiO接触，以溶解析出和扩散机制形成Ni-Zn铁氧体。     

AbxAnxDiy硅酸盐熔体结构及其结晶相的高温Raman光谱研究

运用高温Raman光谱测试技术 ,对共结线附近一系列的AbxAnxDiy 样品进行了升温过程的研究。系统地对比分析了这一系列样品的玻璃 -晶体 -熔体的Raman光谱特征。低温玻璃与高温熔体在结构上虽然很相似 ,但确实存在差别。晶体与玻璃和熔体的特征峰有相似性 ,反映了晶体结构对熔体结构的继承性。晶体Raman峰的强度变化规律与温度和成分关系 ,反映了相图中不同首晶区的结晶过程特点和晶体含量的变化关系。同时 ,通过对高频区的解谱研究了体系中各结构单元的种类及含量与温度的关系     

添加剂对自蔓延高温合成AlN的影响

着重研究了添加剂对自蔓延高温合成ＡｌＮ中的含氧量增加的影响,讨论了ＡｌＮ中的氧量增加的影响,讨论了ＡｌＮ形态与含氧量之间的关系。疏松剂ＮＨ４Ｃｌ虽可使得产物疏松,易于破碎,但它增加了体系中水蒸汽量,促进ＡｌＮ中含量的增加。     

(Ti-2B-60%Ni)/(3Ti-2BN-xNi)层状材料燃烧合成研究

研究了当燃烧波蔓延通过(Ti-2B-60%Ni)/(3Ti-2BN-xNi)(x=0,10%,20%,40%,均为质量分数,以下同)两层混合粉料时,3Ti-2BN-xNi层稀释剂Ni含量的改变及混合粉料相对密度的变化对燃烧波形态和燃烧波波速的影响规律.经实验测定,Ti-2B-60%Ni,3Ti-2BN,3Ti-2BN-10%Ni,3Ti-2BN-20%Ni单层混合粉料在生坯压制压力p＝60 MPa时其燃烧波波速分别为:28.35, 4.96, 4.43, 3.83 mm/s.在此条件下,燃烧波在3Ti-2BN-40%Ni混合粉料中不能自蔓延.上述研究结果为燃烧合成功能梯度材料奠定了基础.     

初始硅粉粒度对自蔓延高温合成氮化硅的影响

研究了平均粒度分别为２,７．８和１５．４μｍ的３种初始硅粉在氮气中的燃烧氮化规律。初始硅粉粒度越细,则在氮气中的燃烧温度高越高,燃烧滤蔓延速度越快,激活能也越低;较细的硅粉表面的硅蒸发通量大,ｐｓｉ高,易于形成延长方向与硅粉表面垂直的针状或柱状、纤维状晶体;而较粗的硅粉则易于形成氮化硅包覆层,且可以通过“包覆爆裂”机制继续进行二次氮化。较细的硅粉在氮气中的燃烧温度曲线上只出现一次燃烧峰,而较粗的硅     

自蔓延高温合成固定放射性废物

以在氧化铬（CrO3）为氧化剂，采用自蔓延高温合成（SHS）技术制备了含锶离子（Sr^2 ）的钙钛矿（CaTiO3）化 的，并研究了反应产物的合成机理、微观组织和对Sr^2 的包容量。实验结果表明；以CrO3为氧化剂，在SHS反应过程中，可获得更高的反应温度，由于大量的液相存在，可使反应在瞬间完成，而且所获产物密度高、成分均匀的含锶CaTiO3；制备的CaTiO3可将核素固化于基体结构中，对SrO的包容量可达到35％（质量分数），从而达到封闭、隔离核素，防止放射性废物污染环境的目的。     

自蔓延高温合成Ni0.35Zn0.65Fe2O4粉体的研究

在自蔓延高温合成（ＳＨＳ）Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４铁氧体粉体的实验中,研究了铁粉含量、氧压力、原料粉体粒度和相对密度对燃烧温度、燃烧波速度的影响,以ＸＲＤ,ＴＥＭ,振动样品磁强计分别对产物的微观结构、磁性能进行了研究,制备了粒度分布均匀、磁性能优良的Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４磁粉。     

SiO2/CrO3对SHS陶瓷复合钢管力学性能的影响

采用重力分离自蔓延高温合成技术,制备了陶瓷内衬复合钢管,研究了添加CrO3和SiO2对陶瓷复合钢管的压溃强度、压剪强度、陶瓷层相对密度、显微硬度的影响。结果表明：添加SiO2可以通过增加低熔点相来提高复合钢管的力学性能,以CrO3部分取代Fe2O3可以通过升高反应温度来提高复合钢管的力学性能。同时加入4％SiO2(质量分数,下同）和8％CrO3,可以获得性能优良的陶瓷内衬复合钢管。     

自蔓延高温合成法制备Al2O3-Cr金属陶瓷

研究了稀释剂Cr2O3对Al-Cr2O3体系自蔓延高温合成（SHS）反应过程及反应产物的影响,并讨论了用自蔓延加压法制备致密的Al2O3-Cr金属陶瓷的可能性。实验结果表明：随稀释剂Cr2O3加入量的增加,Al-Cr2O3体系SHS反应温度和反应产物的孔隙度逐渐降低,激发反应所面的加热时间延长。稀释剂Cr2O3的加入能改善Al2O3与Cr之间的润湿性,避免在反应产物中出现Cr偏聚和分层现象。在一定稀释剂Cr2O3加入量下,通过采用在SHS反应结束后迅速施加－压力将可能制备出致密的Al2O3-Cr金属陶瓷。