稀土氧化物对碳化硼陶瓷性能的影响

以稀土氧化物为主要烧结助剂,以碳化硼粉末为基体,采用真空热压烧结技术制备出碳化硼陶瓷.研究了成分配比、烧结工艺对材料致密度及力学性能的影响;分析了稀土氧化物对烧结温度及材料性能的影响,并确定最佳烧结温度;探讨不同添加剂对碳化硼陶瓷显微结构影响及烧结机理.结果表明,以稀土氧化物为主要烧结助剂,其烧结温度降低约80℃;碳化硼陶瓷的最佳材料配方与烧结工艺为:m(B4C):m(La2O3):m(Al2O3):m(C)＝70:6:12:12,烧结温度1 850℃,压力20MPa,保温时间1h;所得碳化硼陶瓷性能:相对密度92.5%,抗弯强度156.76MPa,硬度97HRA;分别以氧化铝和活性碳、氧化钇、氧化镧、氧化钇和氧化镧为烧结助剂时,碳化硼陶瓷烧结过程中形成的新相分别为Al8B4C7、Y3Al5O12、LaAlO3、(Y3Al5O12 LaAlO3).其中含稀土相,尤其是新相LaAlO3与碳化硼颗粒表面有良好的结合,因此提高了致密度,降低了烧结温度.     

高纯金属钒粉烧结性能研究

利用电子探针观察高纯金属钒粉粒度和形貌, 使用油压机将高纯金属钒粉压制成坯条, 并采用万能试验机测定钒坯条压溃变形力曲线, 分析钒坯条最优压制压力; 分别通过热压烧结和冷等静压+真空烧结的方法对高纯钒粉进行烧结, 研究烧结工艺对高纯钒粉烧结特性和力学性能的影响。结果表明: 采用冷等静压+真空烧结的方法, 在压制成形过程中, 钒粉压坯密度和相对密度随压力的增加而逐步提高, 压力提高到280 MPa时, 压坯密度和相对密度分别为3.99 g·cm-3和66.94%;经真空烧结后, 坯料密度和相对密度分别为5.28 g·cm-3和88.59%。压制压力由80 MPa提高到200 MPa时, 压溃强度从0.4 MPa增加到6.0 MPa, 增大趋势较为明显; 压制压力提高到280 MPa时, 压溃强度增加到7.4 MPa, 增大趋势变缓。经热压烧结坯料的相对密度比冷等静压+真空烧结坯料的相对密度高, 280MPa压力下热压烧结坯料密度和相对密度分别达到5.51g·cm-3和92.91%。     

烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响

采用硼、碳助剂无压烧结制备碳化硅陶瓷。针对烧结温度与碳化硅烧结体密度、抗弯强度以及硬度之间的关系进行了试验研究,并对不同温度下制备的烧结体进行了显微结构形貌观察和XRD图谱分析。结果表明,烧结温度在2190～2220℃范围内可以制备密度高、力学性能好的碳化硅陶瓷。其相对密度超过96%;抗弯强度接近400MPa;维氏硬度23GPa以上。在试验温度范围内,密度与抗弯强度之间的关系近似为线性关系,密度越高抗弯强度和硬度性能越好。     

制备工艺对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能的影响

采用热压法制备了10%(质量分数)TiC/4.7%(质量分数)Mo增强B4C基陶瓷,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对力学性能的影响.烧结温度由1 800℃提高到1 900℃时,复合材料的抗弯强度由590MPa提高到705MPa;当烧结温度升至1 950℃,强度反而下降;硬度和韧度随烧结温度升高而提高.在烧结温度为1 900℃压力为35MPa保温时间由15min提高到45min时,抗弯强度由600MPa提高到705MPa;进一步增加保温时间,抗弯强度随保温时间的增加而下降;硬度和韧度随保温时间延长而提高.烧结压力对复合材料力学性能的影响较小.当烧结参数为1 900℃、45min、35MPa,B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料抗弯强度、硬度、断裂韧度、相对密度分别为705MPa、20.6GPa、3.82MPa·m1/2、98.2%.     

热压真空烧结高密度碳化硼制品性能的研究

研究了热压真空烧结碳化硼制品,考察升温速率、烧结温度对碳化硼制品性能的影响,结果表明,适宜的升温制度是在1900℃以前以5℃/min,超过1900℃以2℃/min;合适的烧结温度在1950℃,在此温度下烧结可得制品的平均晶粒尺寸为4μm左右,密度可达理论密度的98%,抗弯强度为357MPa,显微硬度值为24 63GPa.所有这些数据将为工业化生产提供理论依据.     

Al-50Si合金电子封装材料的热压法制备及性能表征

本文采用热压法制备了一种性能优良的Al-50Si合金电子封装材料。通过比较不同烧结工艺下烧结体的密度,获得了制备该合金的最佳烧结工艺:低温(460℃)压制压力100MPa、烧结温度800℃、烧结时间2h,热等静压工艺参数:温度540℃、压力200MPa,保温保压4h。对在最佳烧结工艺条件下,经过热等静压处理后的材料进行了性能表征,具体性能:相对密度达到99%,抗弯强度223MPa,硬度153HB,热膨胀系数在0～200℃达到9.3×10-6/K,热导率达到142W/(m.K)。     

保温时间对碳化硼水选废料制备材料性能的影响

以碳化硼水选废料为原料,通过添加烧结助剂Al粉并在活性炭覆盖下无压低温烧结制备碳化硼耐火材料。通过X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及力学性能评估测试分别研究了不同保温时间(30 min、60 min、90 min、120 min和150 min)对烧结制品物相组成、显微组织和抗压强度的影响。结果表明:1 400℃下保温90 min得到碳化硼耐火材料的性能较好,显气孔率、体积密度和抗压强度分别为19.08%、1.84 g/cm~3和249.88 MPa。通过分析,适当延长保温时间不仅可以提高坯体的致密度,还促进了活性炭的渗入。     

注射成形制备碳化硅异形件的工艺研究

通过注射成形工艺可以成功制备碳化硅陶瓷异形件,其关键在于碳化硅微粉粒度的大小、分布和粉体形状的选取,烧结助剂的粒度组成和添加量,合理的脱脂和烧结工艺等.研究发现,选取平均粒度为0.58μm、球形和不规则形状混合的碳化硅微粉,添加10%的5μm Al2O3,4μm Y2O3粒度组成的烧结助剂,可以制备出合格的坯体,再经10h溶脱和热脱工艺后,将坯体埋于填料中,于1900℃保温30min进行液相烧结,就可以得到相对密度为98.2%的碳化硅陶瓷异形件.     

WC-Al2O3复合材料热压烧结工艺的改进

材料致密度的高低和晶粒的大小直接影响材料的力学性能和使用性能。为了进一步提高WC-Al2O3复合材料的致密度和控制晶粒尺寸,利用改进的普通热压烧结工艺,即二阶段热压烧结工艺对WC-Al2O3复合材料进行烧结,研究确定最佳二阶段烧结工艺及其对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,WC-Al2O3复合材料的最佳二阶段热压烧结工艺为TSS3,即T1=1 600℃,T2=1 450℃,t2=6 h。在TSS3烧结制度下制备的WC-Al2O3复合材料,其致密度(TD)为99%,WC晶粒尺寸为2.38μm,维氏硬度为19.71 GPa,断裂韧性为12 MPa·m1/2,抗弯强度为1 285.03 MPa。与普通热压烧结制度下制备试样的力学性能相比,晶粒尺寸有所减小,致密度、硬度、断裂韧性和抗弯强度均有较明显提高。     

素坯制备工艺对反应烧结碳化硅结构与性能的影响

本文以酚醛树脂为粘结剂,采用粉末冶金方法制备碳化硅素坯,研究碳化硅素坯制备工艺对反应烧结碳化硅材料显微结构和性能的影响.结果表明:反应烧结碳化硅材料的抗弯强度和密度随碳化硅颗粒粒径的增大而减小,随素坯成形压力的增大呈现先增大后减小的趋势.密度和硬度随碳化硅素坯中碳密度的下降而减小.碳化硅颗粒粒径为W7时,酚醛树脂加入量为12％,碳加入量为13％和成形压力为120MPa为碳化硅素坯制备的最优参数组合,此时反应烧结碳化硅材料的抗弯强度、密度和HRA分别为330MPa、2.987 g/cm3和95.     

热等静压法制备大尺寸铝基碳化硼复合材料及性能研究

采用热等静压法制备铝基碳化硼复合材料(Al-B4C)板材,测试板材的密度和抗拉强度,并观察复合材料的微观组织和拉伸断口形貌。结果表明,Al-31%B4C(质量分数)板材的尺寸为3 mm×200 mm×5000 mm;Al-31%B4C复合材料的相对密度大于99.69%,抗拉强度大于300 MPa,断后延伸率大于3%,B4C颗粒均匀分布在基体中,并与基体紧密结合;Al-B4C复合材料板材的力学性能符合工程用中子吸收材料的要求。比较含不同质量分数B4C颗粒(10%、15%、20%、25%、30%、31%、35%、40%)的Al-B4C复合材料性能,当B4C质量分数为10%~40%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的密度和相对密度均逐渐降低;当B4C质量分数为10%~35%时,随基体中B4C颗粒含量的增加,Al-B4C复合材料的抗拉强度逐渐增大,断后延伸率逐渐降低。     

Synthesis and physicomechanical properties of B4C-VB2 composites

We have studied the properties of composites in the B₄C-VB₂-C system, obtained by reaction synthesis with hot pressing. We have established that the presence of free carbon and vanadium boride in the ceramic makes it possible to activate the sintering process and to obtain a dense, highly dispersed ceramic with good structural homogeneity parameters for lower isothermal holding temperatures. The composite ceramic has higher hardness and bending strength over a broad range of vanadium boride content than the monophase ceramic based on boron carbide. The strength properties of the composite ceramic containing up to 8 vol.% vanadium boride are improved by means of a mechanism involving propagating cracks bending around obstacles. When the VB₂ concentration increases further, the properties of the composite are determined by a microcracking mechanism. In this case, we observe relatively small changes in the elastic characteristics, which depend linearly on the composition of the ceramic. Introducing vanadium boride into the material is also accompanied by an increase in the contact and microstructural strengths. The results obtained indicate that the new composite material is promising for fabricating wear-resistant and shock-resistant components of various structures and machines. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Nos. 1–2(447), pp. 59–72, January–February, 2006.     

碳化硅保护套管的性能研究及应用

以碳化硅粉作为基本原料,采用反应烧结法制备出尺寸为φ(130~140)mm×1 500 mm的一端封闭的Si C/C/Si3N4复相陶瓷内加热器保护套管。通过实验模拟内加热器服役环境,测试保护套管切割后各区域密度及显气孔率、抗折强度、抗热震性能和抗锌液侵蚀性能。结果表明:烧结后保护套管的平均密度可以达到2.46 g/cm3,平均抗折强度为61.97 MPa,各区域的密度及抗折强度偏差很小;将保护套管切割后得到的试样条在900℃到室温的条件下热震循环40次后表观无明显裂纹,热震后的残余强度仍可达60 MPa以上,并且不和熔融锌液发生反应,在热浸镀锌领域具有良好的应用前景。     

Formation and Sintering Behavior of Nanocrystalline Fe-Ni Powder by Mechanical Alloying

Thepotentialapplicationofnanostructuredma terialsusedasnovelstructuralorfunctionalengi neeringmaterialslargelydependsontheconsolida tionofpowdersbywhichthebulknanostructuredsolidsaremade .Theretentionofthemetastablemi crostructureintheconsolidationprocessismandato ryforpreservingthesuperiormechanical,electricalorcatalyticpropertiesofthematerial.Severalau thorsshowedthatthepressure assistedsinteringisadequateforbothreachingfulldensityandprevent inggraingrowth ,besidesthenanostructuredmateri als…     

碳化硼的低温热压

研究了B₄C的热压工艺及Al₂O₃对热压B₄C烧结性能的影响。结果表明,采用1.0μm左右的B₄C粉,添加Al₂O₃作为烧结助剂,在1750℃、35MPa热压条件下可获得烧结致密体。而制造纯B₄C材料的热压温度需高于2100℃,才能使坯体致密。添加5%~30%Al₂O₃可明显降低B₄C材料的热压温度,但随Al₂O₃含量的增加,这种作用不很明显,反而使材料的硬度降低。当Al₂O₃含量为5%~10%(Wt)时,材料的硬度(HRA96.5)与纯B₄C热压材料的硬度(HRA97.0)接近。     

多孔碳化硼的力学性能及其微观组织

采用无压烧结法制备得到了多孔的碳化硼,用扫描电镜研究了该材料的微观组织;并测定了不同孔隙率碳化硼的抗弯强度和密度,分析了多孔碳化硼的孔隙率与抗弯强度和密度的关系。研究结果表明:采用无压真空烧结法所制备的多孔碳化硼材料的微观组织烧结良好,烧结颈明显,孔隙大小比较均匀;当空隙率为30%时,所制备的多孔碳化硼密度为1.714 g/cm3,抗弯强度为100.85 MPa。     

The compaction of silicon carbide and compositions based on it: An analysis of domestic and foreign experience

Domestic and foreign experience in compaction of silicon carbide and compositions based on it in order to produce construction and shock resistant materials is generalized. The size, phase, and other characteristics of carbide powders of different producers are compared, and different production variants of compaction (solid-phase sintering, hot isostatic pressing, and sintering in high-pressure chambers), the relation of thermal-force parameters and properties of obtained materials, and the nanolevel of powders and forming structure are considered.     

机械球磨与烧结W基材料的组织与性能

采用机械球磨与热压工艺制备了W-TiC、W-Ni、W-CNTs(碳纳米管)和W-Ni-CNTs 4种W基材料。研究结果表明,机械球磨能显著降低复合粉的晶粒尺寸和增加晶格畸变。经机械球磨后热压的样品中W-TiC的致密度最好,密度达到18.36g/cm3;W-Ni和W-CNTs的密度分别为17.97g/cm3和18.23g/cm3,具有较好的致密性;W-Ni-CNTs样品密度为15.84g/cm3,致密度略低。微观组织分析表明:添加TiC粒子可以显著改善材料的烧结行为,但晶粒较大;添加少量Ni制备的样品,不仅致密度高,而且晶粒较小;添加CNTs可以改善W的烧结行为,同时能够抑制晶粒长大和对W晶界起到强化作用;同时添加Ni和CNTs样品的致密度较低,需要对Ni和CNTs的添加量及烧结工艺条件进一步优化。结合微观组织分析与显微硬度测试结果,发现W烧结体的显微硬度不仅和材料密度有关,而且和W晶粒大小及掺杂相有关。