Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究

本文探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造Al₂O₃颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al₂O₃体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al₂O₃颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al₂O₃含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al₂O₃含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。     

纳米Al2O3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

以Cu-Ni-Y₂O₃-MoS₂-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al₂O₃增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al₂O₃增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加 , 所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al₂O₃含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS₂组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al₂O₃质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al₂O₃试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al₂O₃等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS₂的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。     

TiB2-TiC复合粉的自蔓延高温还原合成

热分析结果表明,对于B₂O₃-TiO₂-Mg-C体系,可利用SHS还原技术合成出TiB₂-TiC陶瓷复合粉。其化学反应机理为:Mg先还原B₂O₃和TiO₂,新生的Ti与B和C反应生成TiB₂和TiC; TiO₂的还原经历了TiO₂→TiO→Ti的逐步过程。采用一定的酸洗工艺得到了纯净的TiB₂-TiC陶瓷复合粉。复合粉中包含六方片状TiB₂和圆球状TiC;复合粉中1μm以下颗粒质量百分数超过45%,87%以上的颗粒大小在3μm以下。在TiB₂-TiC中,TiC_<em>y以一种贫碳结构存在,物料中Ti被B或C结合形成TiB₂和TiC_<em>y,y的值为0.7483。     

烧成温度对Al2O3/Ni复合材料的致密化、物相组成和显微结构的影响

首先采用非均相沉淀合成出Ni包裹Al₂O₃粉体,然后热压烧结包裹粉体制备了Al₂O₃/Ni复合材料。本文作者主要研究了不同烧成温度对复合材料致密化、物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1400℃保温1h,烧结体获得了最大相对密度,而致密度随Ni含量的增加反而降低;高于1350℃时,除Al₂O₃和Ni相外,在烧结体的表层生成一种由Al,Ni,O,C四种元素组成的新相;随着温度的升高,包裹层的纳米Ni颗粒聚合、长大,并退缩至三角晶界处,在适当的烧结温度(1400℃),少数小的纳米Ni颗粒被卷入Al₂O₃晶内,大的位于三角晶界,当烧成温度为1450℃时,不仅观察到Al₂O₃/Ni界面存在空隙,也发现了Al₂O₃晶粒异常长大现象。     

共沉淀法合成近零膨胀ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷的致密化

采用化学共沉淀法合成前驱体,经1150℃ 烧结3.5 h得到近零膨胀26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷,并利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪研究了原料中加入Al(NO₃)₃·9H₂O对26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷的相组成、致密度和热膨胀性能的影响。研究结果表明,少量添加Al(NO₃)₃·9H₂O可有效提高复合材料致密度,所得复合陶瓷的组分仍为立方结构的α-ZrW₂O₈和单斜的m-ZrO₂,其中添加2.21 wt% Al(NO₃)₃·9H₂O的复合材料的致密度达到理论密度的98.67%,且对复合陶瓷的热膨胀性能影响不大。其促进致密化机制为晶界处低熔点液相物质Al₂(WO₄)₃提高了复合材料的烧结性能,消除气孔促进致密化。     

NiCo2O4/氧化石墨烯复合材料制备与电化学性能研究

为了研究NiCo₂O₄/氧化石墨烯(NiCo₂O₄/GO)复合材料的电化学性能,本文通过先水热合成前驱体再煅烧的方法制备了一系列NiCo₂O₄/GO复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法对其进行物理表征,其中以GO质量浓度为1 mg/mL悬浊液制备出的NiCo₂O₄ /GO-3复合材料呈类海胆状结构.在1 M KOH水溶液中使用循环伏安法、恒电流充/放电法和交流阻抗法研究了NiCo₂O₄/GO复合材料电化学性能.研究表明,与纯NiCo₂O₄相比,制备的NiCo₂O₄ /GO复合材料的比容量和赝电容性能均有明显提高,这主要是由于NiCo₂O₄ /GO复合材料中NiCo₂O₄与GO纳米片的相互作用形成的高孔隙率复合结构;NiCo₂O₄ /GO-3复合材料在电流密度为0.5~3.0 A/g时,比电容超过650 F/g,具有良好的倍率性能和高比容量.采用本文方法合成的NiCo₂O₄/GO复合材料,既提高了其倍率性能又保证了高比容量,是一种良好的超级电容器电极材料.     

片状Al2O3对Al2O3/FEP复合材料热导率的影响

通过混炼工艺制备了片状Al₂O₃填充聚全氟乙丙烯(FEP)复合材料,以颗粒状Al₂O₃为对比样品,研究了片状Al₂O₃形状和尺寸对 FEP基复合材料热导率的影响,利用SEM观察了FEP基复合材料的微观形貌。结果表明：在低填充量下,Al₂O₃颗粒在FEP基体中呈“海岛”状分布,没有形成连续的导热网链,但其热导率明显提高;复合材料拉伸强度与断裂伸长率随Al₂O₃含量的增加而减小;低填充量时复合材料热导率的提高主要来自Al₂O₃的微细片状结构,这种微细片状结构一方面提高了有效导热路径,另一方面增加了颗粒与基体之间接触面积,因此有利于热导率的提高。     

超导PbO/YBa2Cu3O7-δ复合氧化物摩擦磨损性能

为适应从低温到高温宽温范围的使用条件,用溶胶-凝胶法制备了YBa₂Cu₃O_7-δ超导材料,用摩擦磨损试验机测试了YBa₂Cu₃O_7-δ从室温至液氮温度的摩擦学性能。结果表明：室温20℃下,YBa₂Cu₃O_7-δ与对偶件不锈钢盘对摩时,摩擦因数在0.5左右,当温度降到超导转变温度以下时（液氮温度-196℃）摩擦因数大幅度降低,YBa₂Cu₃O_7-δ超导态摩擦因数是正常态值的一半,实验直接证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下YBa₂Cu₃O_7-δ摩擦学性能, 掺杂不同质量分数PbO作为润滑组元,制备了PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ超导固体润滑复合材料,取得良好效果。PbO掺杂不影响PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料的超导电性,在正常的载荷和滑行速度下15%PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料摩擦因数为0.2至0.3,磨损率为4.35×10-4 mm3·（N·m）-1,分析了PbO/ YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料减摩耐磨机制。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

超导Ag/Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10-x复合氧化物摩擦磨损性能

为适应20℃～-200℃ 温度的适用范围,采用固相法制备了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导材料,用摩擦磨损试验机测试了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x从液氮温度至室温的摩擦学性能。结果表明 : 在室温 20℃下,Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x与对偶件轴承钢盘对摩时,摩擦系数约为0.35,当温度降到超导转变温度以下时(液氮温度-170℃)摩擦系数大幅度降低,Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导态摩擦系数为正常态值的一半,实验证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x摩擦学性能,掺杂不同质量分数 Ag作为润滑组元,制备了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导固体润滑复合材料,取得良好耐磨减摩效果。Ag掺杂不影响Ag/Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x复合材料的超导性,在正常载荷和滑动速度下10 wt%Ag/ Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x复合材料摩擦系数为0.2~0.3,磨损率为4.57×10-4 mm3·(N·m)-1。     

晶须增韧补强陶瓷基复合材料的若干关键技术研究（Ⅰ）：晶界和界面的调控

根据各种助烧剂在相应的氧氨玻璃中的作用，通过晶界相预合成和改变Ａｌ２Ｏ３和ＭｇＯ的添加量，研究了不同Ｌａ／Ｙ比及Ａｌ２Ｏ３和ＭｇＯ含量对ＳｉＣ（ｗ）／Ｓｉ３Ｎ４复合材料力学性能的影响，从而实现了对晶界和界面的调控，优化了助烧剂体系和制备工艺，达到了最佳的晶须增韧强效果。     

SiCp/MoSi2原位反应高温热压复合工艺的研究

运用乙醇湿法混合和氩气保护原位反应高温热压方法制备了不同配比的SiCp/MoSi2复合材料,研究了原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和室温力学性能的影响.结果表明:原位反应高温热压制备SiCp/MoSi2的工艺是可行的,反应生成的适量SiC颗粒细化了基体晶粒,改善了其力学性能;与该工艺下制备的纯MoSi2相比,含40vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温抗弯强度提高了260%,含50vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温断裂韧性提高了50%;该种工艺的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化.     

SiC晶须与Si_3N_4颗粒强韧MoSi_2复合材料

采用湿法混合和热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,研究了复合材料的显微组织,晶粒大小,硬度、断裂韧性和抗弯强度.结果表明,复合材料的晶粒比纯MoSi2明显细化,且随着强化相添加量的增加而减小,抗弯强度和断裂韧性均大幅度提高,其中MoSi2-20%SiC(w)-20%Si3N4(p)复合材料具有较好的综合力学性能,断裂韧性和抗弯强度分别427 Mpa和10.4 Mpa·m1/2.复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化.     

氧化铝基陶瓷复合材料的阻力曲线行为及其抗热震性能

采用压痕-弯曲强度法获得了Al₂O₃-SiC_W和Al₂O₃-TiC_P陶瓷基复合材料的裂纹扩展阻力曲线(R-曲线),并测试了材料的抗热震性能,分析了材料的阻力曲线行为与其抗热震性能之间的内在联系。结果表明:材料的阻力曲线行为与抗热震性之间存在明显的相关性。热震引起材料强度的下降幅度与其阻力曲线的陡峭程度及上升幅度有关。阻力曲线越陡峭,上升幅度越大,抗热震性也越好。其中Al₂O₃-SiC_W复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力与抗热震性能。扫描电镜观察及理论分析显示:晶须的拔出与桥联补强增韧机制是产生这一现象的主要原因。     

MOSi2材料的强韧化研究进展

综述了近年来MoSi2材料的强韧化研究进展,主要包括复合化Si3 N4、ZrO2、SiC、TiC、La2O3、多种增强体和合金元素Al、Re、Nb对MoSi2性能的影响及强韧化机理,并展望了MoSi2材料的强韧化发展趋势.     

超重力下燃烧合成TiB_2-TiC共晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成技术,制备出TiB2-TiC共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成,而富钛ε碳化物(Ti,Cr)C1-x则断续分布于TiC基体间,同时在基体中还孤立分布着少量的、形态不规则的α-Al2O3晶粒或Al2O3-ZrO2共晶团组织。高温化学反应使所有产物均呈液态,且超重力的引入诱发熔体内部Stocks流,从而获得液态Ti-Cr-C-B与液态氧化物的分层熔体,液态Ti-Cr-C-B在远离平衡态下发生共晶反应生成TiB2-TiC共晶复合陶瓷。性能测试表明,随着B4C+Ti+C在燃烧体系中质量分数增加,TiB2-TiC共晶复合陶瓷相对密度和断裂韧性变化不大,分别为97%~99%与6.5~7.1 MPa.m1/2,而维氏硬度与弯曲强度则逐渐增加,最高可达28.6 GPa与615 MPa。     

一种新型陶瓷材料及其耐磨性

对新型Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ陶瓷的磨粒磨损，冲蚀磨损及其在单颗粒作用下的摩擦磨损行为进行了研究。与ＡＴ３０（７０ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３－３０ｗｔ％ＴｉＣ）陶瓷相比，Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ陶瓷具有更为良好的耐磨性，金属钴的存在提高了基体的韧性，细化了晶粒，其综合力学性能得到了显著提高，ＡＴＣ陶瓷样品耐磨性与其强韧化水平和细致的组织结构有关。     

异构结构纳米金刚石/钛基复合材料的微观组织与力学性能

目的 探究不同粗细晶比例的异构结构对纳米金刚石/钛基复合材料的物相组成、组织结构及力学性能的影响.方法 首先利用低能与高能球磨机进行粉末混合,接着利用放电等离子烧结技术对复合材料进行制备,最后采用金相显微镜、XRD、SEM、TEM、显微硬度计、材料力学电子万能试验机对复合材料的形貌、成分及力学性能进行分析.结果 复合材...     

原位Al_2O_(3pl)/Ce-TZP复合材料的显微结构与力学性能

研究了原位生长Ａｌ２Ｏ３片晶／Ｃｅ－ＴＺＰ复合材料的显微结构与力学性能．结果表明,只要烧结温度适当,引入原位Ａｌ２Ｏ３片晶可同时提高复合材料的强度和断裂韧性．在所研究的范围内,以含 １５ ｖｏｌ％Ａｌ２Ｏ３的复合材料有最好的强韧化效果,而增韧效果又比增强效果明显．如果烧结温度过低或者Ａｌ２Ｏ３含量过高,则复合材料的力学性能反而下降．原位Ａｌ２Ｏ３片晶／Ｃｅ－ＴＺＰ复合材料的强韧化机理为应力诱导相交增韧和片晶增韧,两者起到协同增韧的作用．     

TiB2-TiC复相陶瓷的结构与性能研究

TiB₂-TiC复合粉制备的TiB₂-TiC复相陶瓷的相对密度达99.8%,硬度为 93.2HRA,断裂韧性为5.53MPa·m1/2。显微结构研究表明:TiB₂-TiC烧结体体内的位错和残余气孔影响材料性能。复合粉烧结体晶粒尺寸细小,大小分布均匀,晶粒之间界面干净,无杂质沉积,烧结体中TiB₂和TiC两相界面接合处元素B,C,Ti的含量存在梯度变化,都有利于烧结体性能提高。TiB₂晶粒生长存在取向性。