TiC—Al2O3—Fe金属陶瓷的蔓延高温合成研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备出了致密度为９７．７％的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ３合金陶瓷（ＴＡＦ２０）,分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明：金属陶瓷由ＴｉＣ,Ａｌ２Ｏ３陶瓷颗粒和Ｆｅ粘结相组成;粘结相中Ｆｅ与Ａｌ２Ｏ３之间的界面光滑,与ＴｉＣ之间有一薄的扩散层;ＴＡＦ２０金属陶瓷的抗强度和抗压强度分别为８９０ＭＰａ和１８．４ＧＰａ。     

自蔓延高温合成TiC—Al2O3—Fe系金属陶瓷的致密化研究

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ工艺制备了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－Ｆｅ系金属陶瓷，研究了延迟时间，高压特续时间，压力及Ｆｅ含量对合成ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－Ｆｅ金属陶瓷实度的影响，结果表明，采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ技术制备了ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－Ｆｅ系金属陶瓷时，合成产物中气体的排放，液相的存在及组成相之间的润湿性是制备密实材料的关键。     

TiC-Al_2O_3-Fe复合材料的微观组织研究

对ＳＨＳ／ＰＨＩＰ技术制备出的ＴＩＣ－Ａ１２Ｏ３－Ｆｅ复合材料的微观组织结构进行了分析和研究．结果表明,随着Ｆｅ含量的增加,ＴＩＣ颗粒尺寸减小,Ａｌ２Ｏ３的分布趋于均匀．在ＴｉＣ晶粒中发现少量颗粒相;在Ｆｅ粘结相中发现具有ε－ＡｌＦｅ３Ｃ０．６９型结构的胞状相;ＴｉＣ晶粒中存在大量位错．     

多孔陶瓷薄膜表面形貌研究

用原子力显微镜（ＡＦＭ）观察Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２及Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２复合陶瓷薄膜的表面形貌,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析表明,Ａｌ２Ｏ３薄膜的上为γ－Ａｌ２Ｏ３;Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２薄由γ－Ａｌ２Ｏ３和非晶诚ＳｉＯ２组成;而Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２薄膜的相成分为Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ａｌ４Ｔｉ２ＳｉＯ１２和非晶态ＳｉＯ２,各相的含量随化学成分变化而变化,ＡＦＭ观察结果表明     

TiC／（Al_2O_3／Y－TZP）复相陶瓷的制备与性能

本文采用热压工艺制备ＴｉＣ和Ａｌ_２Ｏ_３共同补强Ｙ－ＴＺＰ基复相陶瓷，研究了复相陶瓷的相组成、力学性能及显微结构．发现复相陶瓷的高温强度得到显著提高，１０００℃时，组成为３０ｖｏｌ％ＴｉＣ－（２５ｖｏｌ％Ａｌ２Ｏ３／１．８Ｙ－ＴＺＰ）复相陶瓷抗弯强度高达６１４ＭＰａ．ＴｉＣ颗粒补强机制在高温下发挥了重要作用．     

Al-TiO2-C-Ti-Fe体系反应过程研究

采用ＤＳＣ和ＸＲＤ对不同Ｆｅ含量Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的燃烧反应过程进行了研究。结果表明,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－Ｆｅ体系的反应是分步进行的。在高温区以金属间化合物的分解及Ｔｉ、Ｃ反应为主;在低温区则随着Ｆｅ含量的不同存在不同的反应：Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ以Ａｌ、Ｔｉ的反应为主,Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－２０ｗｔ％Ｆｅ以Ａｌ、Ｔｉ及Ａｌ、Ｆｅ反应为主,同时还存在Ａｌ、ＴｉＯ２及Ｆｅ、Ｔｉ反应,而Ａｌ－ＴｉＯ２－Ｃ－Ｔｉ－５０ｗｔ％Ｆｅ则以Ｆｅ、Ａｌ和Ｆｅ、Ｔｉ反应为主。     

TiC／（Al2O3／Y—TZP）复相陶瓷的制备与性能

本文采用热压工艺制备ＴｉＣ和Ａｌ２Ｏ３共同补强Ｙ－ＴＺＰ基复相陶瓷，研究了复相陶瓷的相组成。力学性能及显微结构，发现复相陶瓷的高温强度得到显著提高，１０００℃时，组成为３０ｖｏｌ％ＴｉＣ－（２５ｖｏｌ％，Ａｌ２Ｏ３／１．８Ｙ－ＴＺＰ）复相陶冷饮 抗弯强度高达６１４ＭＰａ，ＴｉＣ颗粒补强机制在高温下发挥了重要作用。     

碳化硅和氧化铝陶瓷的热等静压氮化

通过对无压烧结、热压烧结和热等静压烧结ＳＩＣ陶瓷以及热压烧结的ＳｉＣ粒子补强Ａｌ２Ｏ３基复相陶瓷（ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３）和ＳｉＣ粒子与ＳｉＣ晶须共同增强的Ａｌ２Ｏ３基复合材料（ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３）在氮气氛中进行高温氮化处理，成功地实现了这些材料的开口气孔表面裂纹的愈合。研究表明：热等静压氯化工艺可以显著提高ＳｉＣ和Ａｌ２Ｏ３陶瓷的抗弯强度，对断裂韧性也有较大的改善作用。对于热等静压烧结ＳｉＣ陶瓷，在１８５０℃和２００ＭＰａ氮气压力下氯化处理１小时后，其抗弯强度和断裂韧性分别由５８２ＭＰａ和５．７ＭＰａ·ｍ１／２提高到９０７ＭＰａ和８．４ＭＰａ·ｍ１／２；对于热压烧结的ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３复相陶瓷和ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３复合材料，在１７００℃和１５０ＭＰａ氮气压力下氮化处理１小时后，其室温抗弯强度分别由４６０和７０５ＭＰａ提高到８９５和１０３３ＭＰａ。     

SHS／PHIP技术制备TiC—30Fe金属陶瓷的显微组织及形成过程研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法制备出了致密度为９６．３％的ＴｉＣ－３０ｗｔ％Ｆｅ金属陶瓷。分析了金属陶瓷的结构和组织，讨论了ＳＨＳ／ＰＨＩＰ制备金属陶瓷的材料结构形成过程。结果表明，金属陶瓷由近乎球形ＴｉＣ颗粒和Ｆｅ粘结相组成。粘结相Ｆｅ与ＴｉＣ之间有一较薄扩散层。     

燃烧合成TiC-Al_2O_3/Fe梯度材料及其抗热震行为

采用自蔓延高温合成结合准热等静压（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备出了具有对称结构的 ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ梯度材料,并对其抗热冲击及抗热疲劳行为进行了测试和分析·结果表明, ＳＨＳ／ＰＨＩＰ制备的 ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ梯度材料具有预期的梯度式组成,在热冲击和热疲劳实验过程中均无梯度层间横向贯穿裂缝,克服了传统陶瓷／金属直接接合界面的热应力剥落．     

致密TiC-Al2O3-Fe 金属陶瓷的自蔓延高温合成

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法(SHS/PH IP) 制备出了致密的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。研究了延迟时间、高压持续时间、压力等工艺参数对金属陶瓷密实度的影响, 分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明, 燃烧合成过程中气体的排放和液相的存在是合成密实材料的关键, 通过优化工艺合成了密实度为97. 7% 的TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷。金属陶瓷由TiC、Al₂O₃ 和Fe 粘结相组成。粘结相Fe 与Al₂O₃ 之间界面光滑,Fe 与T iC 之间有一较薄扩散层。TiC₂Al₂O₃-20Fe 金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为890M Pa 和18. 4 GPa。      

反应等离子喷涂Fe-Al2O3-FeAl2O4复合涂层的反应机理研究

金属/陶瓷复合涂层具有金属的韧性和陶瓷的高强度、高硬度等优点,利用反应等离子喷涂技术将Fe2O3/Al复合粉制备成金属/陶瓷复合涂层,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析技术研究了该复合涂层的反应机理和涂层性能.结果表明:涂层具有以层状的FeAl2O4、Al2O3为骨架,球形的Fe及部分FeAl为弥散相的复合组织;复合粉体反应形成涂层的过程是分步进行的,而且在熔滴到达基体后部分反应仍继续进行;一定程度上,由于反应过程受到Al元素的扩散限制,同时等离子喷涂的冷却速度较高,使得涂层中主要含有FeAl2O4及少量的FeO.     

SHS/PHIP制备TiC-Al2O3/Fe复合材料的性能

对 SHS/ PHIP技术制备出的 Ti C- Al2 O3/ Fe复合材料的性能进行了测试和分析。结果表明 ,Ti C- Al2 O3/Fe复合材料具有良好的综合力学性能。材料具有很高的比刚度。金属 Fe相的加入 ,较大地提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。 Ti C- Al2 O3复相陶瓷为典型的脆性断裂 ;随着 Fe含量的增加 ,材料具有明显韧性断裂的特征     

Al2O3基金属陶瓷的研究现状

简要总结了Ａｌ２Ｏ３基金属陶瓷研究状况，包括制备工艺，结构与性能，增韧机制等，并对其发展趋势提出一些自己的看法。     

粉末增塑挤压制备Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料,首先以316L合金粉末、Al_2O_3粉末和黏结剂为原料,通过粉末增塑挤压及在1 200℃氩气气氛中烧结2h获得了Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料;然后,借助SEM、XRD及万能试验机研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料组织与性能的影响。结果表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成γ-Fe基体网状组织,表面有呈多边形几何状形态的Cr_2O_3形成;添加少量的Al_2O_3可以抑制Cr从基体中析出,降低表面Cr_2O_3的含量,使金属颗粒烧结结合更为紧密,组织表面更加光滑;随着Al_2O_3含量的增加,蜂窝材料表面与催化活性涂层的结合能力增强,复合型蜂窝材料的抗压强度先升高后降低;在Al_2O_3含量为5.0wt%时,抗压强度达26 MPa。所得结论表明5.0wt%Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料力学性能最佳,表面涂覆性能优良。     

Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层性能研究

利用等离子喷涂制备了不同成分设计的多种Fe3Al-Al2O3陶瓷复合涂层，采用金相显微镜、SEM、XRD及电子探针等手段，研究了涂层的微观组织及成分分布，并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性能进行了试验研究。结果表明，Fe3Al过渡层的引入可有效地改善涂层的质量，Fe3Al金属间化合物是钢基体上制备陶瓷涂层较为理想的过渡材料。涂层成分的梯度化有利于涂层结合强度和抗热震性能的提高。     

颗粒增强Fe3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２颗粒增强Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能,结果表明,Ａａ２Ｏ３在Ｆｅ３Ａｌ中的化学稳定性很好,ＴｉＢ２与基体发生了部分反应,ＳｉＣ与基体的反应严重,复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高,塑性有所下降。     

等离子喷涂与溶胶-凝胶法组合制备中高温太阳能选择性吸收复合涂层

为了制备出高效的非真空、中高温太阳能选择性吸收涂层,先在光亮Cu片上等离子喷涂Cr—Al2O3金属陶瓷吸收层,再用溶胶-凝胶法在其上制备了SnO2选择性透过膜,对复合涂层的相结构、表面形貌、光学性能进行了研究。结果表明：金属陶瓷吸收层由金属颗粒Cr与Al2O3组成,物相稳定,表面凹凸不平,气孔较多,发射率较高;覆盖Sn...     

Processing of Ceramic Based Nanocomposite Using α-Al2O3 Powder and FeCl2 Solution as Starting Materials

Alumina-iron nanocomposite powders were prepared by a two-step process. In the first step, α-Al2O3-FeCl2 powder mixture was formed by mixing α-Al2O3 powders with FeCl2 solution followed by drying. In the second step, the FeCl2 in the dry power mixture was selectively reduced to iron particles. A reduction temperature of 750℃ for 15 min in dry H2 was chosen based on the thermodynamic calculations. The concentration of iron in FeCl2 solution was calculated to be 20 vol. pct in the final composite. Two techniques were used to produce composite bulk materials. The Al2O3 nanocomposite powders were divided to two batches. The first batch of the produced mixture was hot pressed at 1400℃ and 27 MPa for 30 min in a graphite die. To study the effect of oxygen on the Al2O3/Fe interface bonding and mechanical properties of the composite, the second batch was heat treated in air at 700℃ for 20 min to partially oxidize the iron particles before hot pressing. Characterization of the composites was undertaken by conventional density measurements, X-ray diffractometry （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, transmission electron microscopy （TEM） and electron probe micro analysis （EPMA）. The suggested processing route （mixing, reduction and hot pressing） produces ceramic-metal nanocomposite much tougher than the pure Al2O3. The fracture strength of the produced Al2O3/Fe nanocomposite is nearly twice that of the pure Al2O3. The presence of spinel phase, FeAl204, as thick layer around the Fe particles in the Al2O3 matrix has a detrimental effect on interfacial bonding between Fe and AI203 and the fracture properties of the composite.     

Processing of Ceramic Based Nanocomposite Using α-Al2O3 Powder and FeCl2 Solution as Starting Materials

Alumina-iron nanocomposite powders were prepared by a two-step process. In the first step, α-Al2O3-FeCl2 powder mixture was formed by mixing α-Al2O3 powders with FeCl2 solution followed by drying. In the second step, the FeCl2 in the dry power mixture was selectively reduced to iron particles. A reduction temperature of 750℃ for 15 min in dry H2 was chosen based on the thermodynamic calculations. The concentration of iron in FeCl2 solution was calculated to be 20 vol. pct in the final composite. Two techniques were used to produce composite bulk materials. The Al2O3 nanocomposite powders were divided to two batches. The first batch of the produced mixture was hot pressed at 1400℃ and 27 MPa for 30 min in a graphite die. To study the effect of oxygen on the Al2O3/Fe interface bonding and mechanical properties of the composite,the second batch was heat treated in air at 700℃ for 20 min to partially oxidize the iron particles before hot pressing. Characterization of the composites was undertaken by conventional density measurements, X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and electron probe micro analysis (EPMA). The suggested processing route (mixing, reduction and hot pressing)produces ceramic-metal nanocomposite much tougher than the pure Al2O3. The fracture strength of the produced Al2O3/Fe nanocomposite is nearly twice that of the pure Al2O3. The presence of spinel phase,FeAl2O4, as thick layer around the Fe particles in the Al2O3 matrix has a detrimental effect on interfacial bonding between Fe and Al2O3 and the fracture properties of the composite.