预氧化对TiC-TiB2/MoSi2复合材料低温氧化行为的影响

研究了20vol％TiC-TiB2/MoSi2复合材料和高温预氧化处理后材料在500℃的低温氧化行为.结果表明,该复合材料在500℃的氧化动力学基本呈线性关系,氧化240h后增重1.67 mg· cm-2,表面生成的氧化层呈疏松多孔并出现“粉化”现象;1200℃预氧化处理的材料在500℃氧化240h后仅增重0.062 mg· cm-2,没有出现“粉化”现象;预氧化处理后的材料表面形成致密的TiO2和SiO2复合保护膜提高了复合材料的低温抗氧化能力.     

SiC/MoSi2复合材料500℃氧化行为研究

研究了不同SiC体积分数（30%-50%）的SiC/MoSi2复合材料低温500℃的氧化性能。结果表明：SiC/MoSi2复合材料在低温（500℃）时具有优异的抗氧化性能,氧化500h没有发生氧化粉化现象。复合材料的氧化增重随SiC体积分数的增加而减少。复合材料表面的抗氧化保护层均匀致密,材料内部缺陷少,材料内部晶界没有发生Mo与Si的氧化,材料的抗低温氧化性能得到显著提高。     

MoSi2基高温结构材料氧化性能研究进展

综述了MoSi2基复合材料作为航空航天用高温结构材料的高温和低温抗氧化性能的研究进展,探讨了该复合材料的氧化机理和抗低温氧化之方法,提出了MoSi2基复合材料的未来发展方向.     

MoSi2-AlCr2准二元系合金的低温抗氧化性能

通过热重量分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了MoSi2及MoSi2-AlCr2准二元系合金在500℃下的低温抗氧化性能.结果表明:采用热压烧结方法制备的纯MoSi2及MoSi2-AlCr2准二元系合金在500℃低温循环氧化条件下具有良好的低温抗氧化性,氧化100 h均未发生“Pesting”现象.同时发现,纯MoSi2的氧化动力学曲线符合抛物线形规律,而MoSi2-AlCr2准二元系合金在20 ～100 h阶段,氧化动力学曲线基本上呈直线型.由此可见,添加AlCr2可显著提高MoSi2的低温抗氧化能力.     

MoSi2及其复合材料的高温和低温抗氧化性能研究

采用热质量分析法(TGA)和X射线衍射(XRD)对MoSi2及其复合材料的高温氧化性能、低温氧化机理和影响因素进行了研究.结果表明,40vol%SiC/MoSi2复合材料在1300℃高温等温氧化条件下具有优异的高温抗氧化性;通过提高MoSi2的纯度、添加与氧有亲和力的元素及高温预氧化形成致密的SiO2保护膜都有利于改善和提高MoSi2材料的抗低温氧化性能.     

La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为

通过自蔓延高温合成了稀土协同Mo5Si3复合强韧化MoSi2的复合粉末,研究了La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的室温力学性能和高温氧化特性。结果表明:与纯MoSi2相比,稀土和Mo5Si3细化了材料的晶粒,提高材料的室温弯曲强度和断裂韧性,其强化机制为细晶强化,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转、裂纹分支和微桥接;当Mo5Si3含量不超过30%(摩尔分数)时,随着Mo5Si3含量的增加,材料的抗氧化性能降低,而RE-40%Mo5Si3/MoSi2(摩尔分数)复合材料出现粉化现象;RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性的降低,主要是由于Mo5Si3较差的抗氧化性、材料致密度的降低以及晶粒细化的结果;0.8%稀土(质量分数)协同5%Mo5Si3(摩尔分数)的RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料具有较好的综合力学性能和高温抗氧化特性。     

TiC-TiB2增强MoSi2复合材料的力学性能及抗氧化行为

以MoSi2、Ti和B4C粉为原料,采用高温热压技术合成不同体积分数TiC-TiB2增强MoSi2复合材料,研究TiC-TiB2颗粒对MoSi2基体材料显微组织、力学性能和高温氧化性能的影响.结果表明:30%TiC-TiB2/MoSi2(体积分数)复合材料的抗弯强度和维氏硬度分别达到468.3 MPa和17.07 GPa,比纯MoSi2的分别增加了63.2%和83.5%.随着TiC-TiB2体积分数的增加,复合材料的断裂方式由以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主转变,强化机制是细晶强化和弥散强化.在800～1 200 ℃氧化192 h时,30%TiC-TiB2复合材料的增质是10%TiC-TiB2复合材料的2.38～3.23倍.氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2的存在使材料具有较好的抗氧化性.     

SiC-Glass涂层碳/碳复合材料的中低温氧化行为及机制研究

为揭示具有良好高温(1300～1600 ℃)抗氧化性能的SiC-Glass涂层在中低温(500～1200 ℃)条件下的氧化防护性能,对SiC-Glass涂层碳/碳(C/C)复合材料的中低温氧化行为和机制进行了系统研究.结果表明,SiC-Glass涂层C/C复合材料的中低温氧化失重服从直线规律,但氧化机制存在温度依赖性,可分为2个区段:(1) 低温区(500～800 ℃),氧化失重速率与温度服从Arrhenius关系,氧化主要受控于氧在涂层缺陷内的扩散速率;(2) 在中温区(800～1200 ℃),氧化失重速率与温度不服从Arrhenius关系,氧化过程受氧在涂层缺陷中的扩散、SiC内涂层材料的氧化、Glass外涂层的部分熔融愈合等多种因素联合控制.对比分析表明,SiC-Glass涂层的中低温抗氧化性能不及其高温抗氧化性能优异.中低温下,涂层缺陷愈合不充分是导致这一现象的主要原因.     

MoSi2含量对原位生成MoSi2/Si3N4复合材料高温氧化性能的影响

摘要：研究了不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料的高温氧化行为，用XRD和SEM分析材料氧化以后的相组成及显微结构，探讨了该材料的氧化机理和氧化膜的破坏方式。结果表明，不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料在1400℃空气中氧化100h的氧化增量符合抛物线规律，随着MoSi2的含量的增加，材料的氧化活化能升高，氧化后的强度损失率减小。     

Mo(Si,Al)2系材料的制备及性能

采用自蔓延合成方法结合热压烧结制备了Mo-Si-Al系材料,并考察了其力学性能和抗低温氧化性能,结果表明自蔓延合成Mo(Si,Al)2系材料的机理与单相MoSi2相同,都是固液机制;通常Al的添加对Mo(Si,Al)2材料的力学性能不利,但当Mo(Si,Al)2系材料为复相结构时,材料具有比单相MoSi2好的力学性能,且抗低温氧化性能也有所提高.这为设计综合性能较好的MoSi2材料进行了有益的探索.     

Ni含量对TiN-Ni金属陶瓷高温抗氧化性能的影响

采用热压烧结方法,分别制备了3种含Ni体积分数30%、50%以及70%的TiN-Ni金属陶瓷,研究了TiN-Ni金属陶瓷在800℃静态空气中的连续氧化行为。结果表明,烧结过程中,TiN相与Ni相之间无化学反应,调整Ni含量有助于烧结致密化,其中TiN/70Ni致密度最高,可达99.6%,有助于强化其高温抗氧化性。对氧化膜进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及X射线衍射(XRD)分析,系统地研究了TiN-Ni复合材料的高温氧化机理。分析表明,氧化过程分为快速氧化阶段和慢速氧化阶段,其中存在金属离子的外扩散和氧离子的内扩散。     

添加W对ZrB2-SiC复合材料的微观组织、力学性能和氧化行为的影响

通过放电等离子烧结技术制备了添加不同W含量(1%,3%和5%,体积分数,下同)的ZrB₂-SiC复合材料,研究了烧结过程中复合材料的致密化行为,分析了添加W对复合材料微观组织演化、相组成、力学性能和氧化行为的影响。结果表明：W的添加使复合材料的微观组织表现出核壳结构,以ZrB₂晶粒为核,原位形成的(Zr, W)B₂固溶体为壳,有效地促进了复合材料的致密化和晶粒细化。对比不含W的复合材料,含W复合材料的维氏硬度、抗弯曲强度和断裂韧性显著提高,W添加含量在3%时力学性能最优,复合材料表现出最佳的硬度、强度和韧性。随着W添加量从0%增加到5%,复合材料的氧化增重和氧化层厚度逐渐减小。当W添加量为5%时,复合材料的SiC贫化层消失。最后,详细说明了W的添加对复合材料性能的影响机制。     

成分设计优化TiC/Hastelloy复合材料的抗氧化性能

TiC/Hastelloy复合材料是极具应用前景的中温固体氧化物燃料电池连接体材料,而抗氧化性能是影响其应用的关键性能之一。通过无压反应渗透工艺分别制备出含有50vol%和58vol%金属基体的TiC/Hastelloy复合材料。高金属含量使复合材料中的Cr含量增加,促进连续Cr₂O₃氧化层的形成,抑制Ni和Ti原子的外扩散,进而优化复合材料的抗氧化性能。氧化膜中Ti和Ni的氧化物含量降低,复合材料的氧化增重由2.03 mg·cm^-2降低到0.55 mg·cm^-2。同时,为了抑制Cr挥发,在含有58vol%金属基体的TiC/Hastelloy复合材料中引入Co。在氧化过程中,Co和金属基体中的Fe在Cr₂O₃氧化层中具有较快的扩散速率,可以在Cr₂O₃氧化层外侧原位形成CoFe₂O₄层。     

热压反应烧结制备ZrB2-SiC复合材料的工艺及性能研究

以二硼化锆、正硅酸乙酯、蔗糖为原料,采用溶胶-凝胶法制备ZrB2-SiC前躯体,然后利用热压反应烧结方法,在1800℃,30MPa压力,流动的Ar气氛条件下,制备出高致密的ZrB2-SiC复合材料。其最大相对密度达到99.6%。ZrB2-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC含量的增加先增加后降低。当SiC含量为20%时,ZrB2-SiC复合材料断裂韧性最大达到5.1MPa·m1/2。ZrB2-SiC复合材料的最大弯曲强度为272MPa,比报道出的值要低,这可能与过大的ZrB2晶粒有关。但当SiC含量为30%时,由于出现大量气孔而使材料不致密,从而导致其力学性能下降。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

Improved mechanical properties of ZrB2-30 vol% SiC using zirconium carbide additive

Influence the different amount of ZrC as well as fabrication parameters on the mechanical properties such as flexural strength and densification behavior of spark plasma sintered ZrB₂-30 vol% SiC composites were investigated. The composites contained 4, 8 and 12 vol% ZrC were consolidated at 1650, 1725 and 1800 °C for 4, 9 and 14 min under 20, 30 and 40 MPa pressures. Relative density and the ratio of open porosities were measured and used to appraise the densification behavior. Three-point bending instrument applied for flexural strength measurement. Microstructural investigations were carried out using scanning electron microscopy. The results showed that the ZrC till to 4 vol%, have positive effect on grain growth and acts as grain growth inhibitor while more addition caused to grain growth happening. Also, ZrC ascent from 4 up to 12 vol%, accompanied by shrinkage temperature rising (from 1263 °C to 1389 °C and 1392 °C). Relative density reduction occurred from 94.4% to 92.2% by increasing ZrC amount from 4 up to 12 vol%. Flexural strength reached to its maximum value, 460 MPa, in the presence of 8 vol% ZrC for composite which was consolidated at temperature of 1800 °C, time of 9 min under 30 MPa pressure.     

SiC晶片增韧ZrB_2复合陶瓷材料的制备与性能

研究了以氮化铝(AlN)为助烧剂的碳化硅晶片(SiC_(pl))增韧二硼化锆(ZrB_2)复合陶瓷材料的制备工艺,并测定其抗弯强度、断裂韧性、致密度和显微硬度.利用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的表面及断面形貌.复合陶瓷中SiC晶片的添加量分别为5%, 10%, 15%以及20%(体积分数, 下同),AlN作为烧结助剂添加量为3%.结果表明:适量SiC晶片的添加提高了SiC_(pl)/ZrB_2复合陶瓷的烧结致密度;SiC_(pl)/ZrB_2复合陶瓷的力学性能比纯ZrB_2陶瓷有所提高,抗弯强度和维氏硬度在5%SiC晶片添加量时达到最大,分别为(625.34±21.46) MPa和(14.60±0.84) GPa;断裂韧性在15%SiC晶片添加量时达到最大值(8.35 ± 0.26) MPa·m~(1/2).断口形貌观察表明主要增韧机制为裂纹偏转与晶片拔出.     

Effects of Y2O3 on SiC/MoSi2 composite by mechanical-assistant combustion synthesis

MoSi₂ based materials are considered as a potential high temperature structural parts. In this work, a 0.5 wt% Y₂O₃–20 vol% SiC/MoSi₂ composite was successfully prepared by pressureless sintering from mechanical-assistant combustion synthesized powders. Adding a small amount of Y₂O₃ to the SiC/MoSi₂ composite decreased the apparent activation energy of sintering by 10.4%, resulting in a denser composite with finer grains. The relative density, flexural strength, Vickers hardness and fracture toughness of 0.5 wt% Y₂O₃–20 vol% SiC/MoSi₂ increased by 5.3%, 27.7%, 27.2% and 35.8% as compared to 20 vol% SiC/MoSi₂, respectively. The oxidation mass gain of Y₂O₃–20 vol% SiC/MoSi₂ at 1200 °C was higher than that of 20 vol% SiC/MoSi₂ for 16.9%, while it still exhibited very good oxidation resistance at this temperature.     

压痕—淬冷法研究LaPO4-ZrO2复合陶瓷的抗热震性能

用压痕-淬冷法测定不同LaPO4含量的LaPO4-ZrO2复合陶瓷的抗热震性能,通过扫描电镜观察不同温度热震后的裂纹扩展形态。结果表明,1550℃烧结的复合陶瓷中LaPO4含量为20vol%时,临界热震温差约为400℃,比纯氧化锆陶瓷约高出150℃。弱界面的数量和尺寸对复合陶瓷的热震性有着重要的影响。适当尺寸弱界面以及LaPO4颗粒的存在使裂纹扩展阻力增大,热震裂纹在弱界面处的偏转及分叉耗散了主裂纹扩展能,从而改善了复合材料的热震性能。     

STUDY ON C FIBER REINFORCED CELSIAN MATRIX COMPOSITES

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＶａｒｉｏｕｓｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｍａｔｒｉｘｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｅｒａｍｉｃｆｉｂｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｓｃａｎｄｉｄａｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｕｔｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｏｖｅｒｔｈｅｌａｓｔｔｗｏｄｅｃａｄｅｓ〔１,２〕．Ｂａｒｉｕｍａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔ…