高温高压烧结制备PCBN陶瓷的微观结构与性能

以ZrO₂、Al₂O₃和铝粉作为结合剂,通过六面顶压机在高温(1 300～1 600℃)高压(5.5 GPa)条件下烧结制备聚晶立方氮化硼(PCBN)陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷物相组成、力学性能以及加工离心铸铁时切削性能的影响。结果表明:不同温度烧结PCBN陶瓷的主晶相均为cBN、m-ZrO₂、t-ZrO₂、Al₂O₃、AlN和ZrN,结合相颗粒均匀地分散在cBN基体上;随着烧结温度的升高,cBN与结合相的结合更加紧密,陶瓷的相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧度增大;当烧结温度为1 600℃时,陶瓷的综合力学性能最好,硬度、抗弯强度和断裂韧度分别达到32.87 GPa,850.3 MPa,5.1 MPa·m^1/2;当烧结温度为1 400℃和1 500℃时,PCBN陶瓷刀具在切削离心铸铁棒总长度为10 km时,其后刀面磨损量仅分别为171,166μm,切削性能较好。     

In2O3-Mn2O3复合纳米棒的两步水热法合成及其在氢气传感器中的应用

文中以In(NO₃)₃·4.5H₂O为铟源，KMnO₄为锰源，PVP为添加剂，分别以水和无水乙醇为溶剂，通过两步水热法成功合成了In₂O₃-Mn₂O₃复合纳米棒。采用XRD、SEM、XPS对复合材料的物相组成、微观形貌和元素价态进行了表征和分析，并将In₂O₃-Mn₂O₃复合材料组装成气敏传感器元件进行氢气的气敏性能研究。结果表明，相比于In₂O₃,In₂O₃-Mn₂O₃传感器的最佳工作温度降低至325℃,且In₂O₃-Mn₂O₃传感器在重复性实验中对氢气具有高灵敏度，优异的选择性、重复性和稳定性。复合材料表面...     

掺杂Y2O3钨基复合材料在近韧脆转变温区的静载拉伸特性

制备了掺杂质量分数分别为0.5%,2.0%Y₂O₃的钨基复合材料,研究了其显微组织,通过不同温度(25～800℃)下的拉伸试验分析了其近韧脆转变温区的变形特性。结果表明：2种复合材料均存在由轧制变形导致的大量位错,Y₂O₃颗粒对位错运动起到钉扎作用;Y₂O₃掺杂质量分数为2.0%的复合材料的晶粒更细小,发生韧脆转变的温度更低,在300～400℃拉伸时发生半脆性行为,断口区域位错密度在3.8×10¹⁵～3.9×10¹⁵ m^-2,在600～800℃下发生明显塑性变形,位错密度增加至6.2×10¹⁵～6.8×10¹⁵ m^-2。     

α-FeOOH和α-Fe2O3纳米棒的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以FeSO₄·7H₂O和CH₃COONa·3H₂O为原料，采用水热方法制备α-FeOOH纳米棒，将所得α-FeOOH纳米棒于250℃烧结2 h制备α-Fe₂O₃纳米棒，采用差热-热重分析法研究了制备的α-FeOOH和α-Fe₂O₃纳米棒对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明：在100℃水热反应6 h可制备得到平均直径为18 nm的纯相α-FeOOH纳米棒，再于250℃烧结2 h后获得平均直径为16 nm的纯六方相α-Fe₂O₃纳米棒；α-Fe₂O₃和α-FeOOH纳米棒对高氯酸铵热分解的催化效果显著，添加质量分数2%的α-Fe₂O₃纳米棒和α-FeOOH纳米棒可使高氯酸铵的结束分解温度分别降低40,54℃,高温分解峰值温度分别降低51.1,61.6℃;当α-Fe₂...     

金属有机骨架衍生NiCo2O4/rGO复合材料的制备及其超级电容性能

采用溶剂热法,按照镍和钴金属盐与氧化石墨稀(GO)质量比分别为1:0.05,1:0.07,1:0.09的配比制备镍钴金属有机骨架(Ni-Co-MOF)/GO前驱体,并将其超声喷涂在加热的泡沫镍基底上制备NiCo₂O₄/rGO(还原氧化石墨烯)复合电极材料,研究了该复合材料的微观结构和电化学性能。结果表明：NiCo₂O₄/rGO复合材料由褶皱石墨烯及其表面均匀分布的NiCo₂O₄纳米颗粒构成;在2 A·g^-1电流密度下,盐与GO质量比为1:0.07时复合材料的比电容高达991 F·g^-1,在20 A·g^-1电流密度下充放电30 000次后,初始电容保持率仍高达126%。组装而成的NiCo₂O₄/rGO//AC非对称超级电容器的能量密度可达到41 W·h·kg^-1,对应的功率密度为1 604 W·kg^-1,在...     

不同含量Al2O3微粒改性环氧树脂复合材料的导热和导电特性

利用溶液共混法制备不同质量分数(10%～40%)微米级Al₂O₃颗粒改性环氧树脂复合材料,研究了Al₂O₃微粒含量对复合材料导热和导电特性的影响。结果表明：当Al₂O₃微粒质量分数为10%和20%时,微粒在基体中分散良好,随着Al₂O₃微粒含量增加,微粒相互接触并出现团聚结块现象;随着Al₂O₃微粒质量分数由10%增加到40%,复合材料在室温下的热导率由0.30 W·m^-1·K^-1增加到1.11 W·m^-1·K^-1,玻璃化转变温度由115.44℃升高到122.89℃,线膨胀系数由56.86×10^-6 K^-1降至34.86×10^-6 K^-1,电阻率由4.27×10¹⁰Ω·cm降...     

Ti2AlC粉末粒径分布对TiC0.5-Al2O3/Cu复合材料组织及性能的影响

通过不同时间的湿法球磨得到不同粒径分布的Ti₂AlC粉末,再与Cu₂O粉末和铜粉末混合,利用放电等离子烧结技术制备TiC_0.5-Al₂O₃/Cu复合材料,研究了Ti₂AlC粉末粒径分布对其组织和性能的影响。结果表明：随着Ti₂AlC粉末中亚微米级颗粒体积分数由0增加到70.27%,复合材料中增强相颗粒TiC_0.5和Al₂O₃在基体中分散更均匀,但是当亚微米级颗粒体积分数为98.07%时,增强相颗粒出现聚集现象;随着亚微米级颗粒体积分数的增加,复合材料的导电率与相对密度先减小后增大,硬度与屈服强度则先升后降,当亚微米级颗粒体积分数为70.27%时,复合材料综合性能最优异。     

烧结助剂Al2O3-Y2O3添加量对无压液相烧结TiC陶瓷结构与性能的影响

在1 850℃下采用无压液相烧结工艺制备TiC陶瓷,研究了烧结助剂Al₂O₃-Y₂O₃(二者物质的量比为1.5)质量分数(0,6%,8%,10%)对TiC陶瓷结构和性能的影响。结果表明：添加烧结助剂后TiC陶瓷中存在TiC相、YAM(Y₄Al₂O₉)相和YAG(Y₃Al₅O₁₂)相;随着烧结助剂质量分数由0增加到10%,陶瓷的相对密度由94.50%增加到97.86%,开口气孔率由0.77%下降到0.21%,YAM相与YAG相增多并逐渐发生聚集,断裂韧度、维氏硬度与抗弯强度均先升高后降低,当烧结助剂质量分数为6%时,断裂韧度和维氏硬度最大,分别为6.2 MPa·m^1/2和19 GPa,当烧结助剂质量分数为8%时,抗弯强度最大,为524 MPa;陶瓷的电阻率均在1.00×10^-6～2.00×10^-6Ω·m,烧...     

Tb2TiO5-Dy2TiO5中子吸收材料的显微组织及性能

以Tb₄O₇粉、Dy₂O₃粉和TiO₂粉为原料,采用高能球磨、冷等静压和高温烧结工艺制备了Tb₂TiO₅-30%(质量分数)Dy₂TiO₅中子吸收材料,研究不同球磨时间(0~48 h)下混合粉体的微观结构,不同烧结温度(1 200~1 400℃)与时间(1~96 h)下烧结块体材料的微观结构、热物理性能和耐腐蚀性能。结果表明:混合粉体的晶粒尺寸随球磨时间的延长而减小,球磨12 h后即可获得均匀混合的纳米晶粉体,纳米晶混合粉体在1 300℃烧结96 h获得了具有高致密度正交晶体结构Tb₂TiO₅-Dy₂TiO₅块体材料;该块体材料在500℃的热导率和热膨胀系数分别为2.2 W·m^-1·K^-1和5.8×10^-6 K^-1,在360℃/18.6 MPa去离子水中的腐蚀速率变化很小,平均腐蚀速率为0.18 mg·dm^-2·h^-1,该块体材料具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及较好的耐高温水腐蚀性能,是控制棒用中子吸收材料较优的候选材料。     

单晶SiC化学机械抛光液的固相催化剂研究

针对单晶SiC化学机械抛光使用的抛光液,研究了产生芬顿反应Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄等4种铁系固相催化剂的效果。结果发现当Fe₃O₄作为催化剂时,SiC表面能够产生明显的化学反应,生成较软易去除的SiO₂氧化层,化学机械抛光时材料去除率最高达到17.2 mg/h、表面粗糙度最低达到R_a2.5 nm。相比Fe、FeO、Fe₂O₃等固相催化剂,Fe₃O₄更适宜用作SiC的化学机械抛光。抛光液中Fe²⁺离子浓度和稳定性是决定芬顿反应速率和稳定性的重要因素,固相催化剂电离自由Fe²⁺能力的差异直接影响了化学抛光液中的Fe²⁺浓度,固相催化剂电离Fe²⁺的能力越强,抛光液中Fe²⁺浓度就越高,芬顿反应速率越快,与SiC进行化学反应速度越快,材料去除率越高,抛光质量越好。     

Ti-Al/TiC+Al2O3复合材料的制备与性能

用机械合金化和热压烧结制备了Ti-Al/TiC+Al2O3复合材料.研究了不同烧结温度(1550、1650℃)和热处理温度(700、900℃)对烧结体的力学性能和显微组织的影响.结果表明:烧结体具有良好的力学性能,硬度达到92 HRA,抗弯强度可大于600MPa,而断裂韧度最高可达8.021 MPa·m1/2.     

乏油环境下氧化铝填充氟橡胶的高温摩擦性能研究

为了探究高温乏油环境下氟橡胶（FKM）摩擦性能的变化规律并改善其摩擦性能，在FKM中加入氧化铝（Al₂O₃）,通过机械共混法制备得到FKM/Al₂O₃复合材料，在常温和200℃高温乏油环境下对比分析FKM/Al₂O₃复合材料与FKM材料在不同载荷下的摩擦学性能。结果表明：高载荷和高温使得FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度增大，因而乏油环境下FKM的摩擦性能大幅下降；Al₂O₃粒子的加入提高了FKM在常温和高温下的基体硬度，使得FKM/Al₂O₃复合材料在相同条件下相比FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度均有减小；Al₂O₃作为补强材料提高了FKM基体在高温乏油环境下的摩擦性能，复合材料表面分层剥离现象明显减少。复合材料表面元素分析结果表明，Al₂O₃粒子在FKM表面形成了固体润滑膜，改...     

Ti-Al/TiC+Al2O3复合材料的制备与性能

用机械合金化和热压烧结制备了Ti-Al/TiC+Al2O3复合材料.研究了不同烧结温度(1550、1650℃)和热处理温度(700、900℃)对烧结体的力学性能和显微组织的影响.结果表明烧结体具有良好的力学性能,硬度达到92 HRA,抗弯强度可大于600MPa,而断裂韧度最高可达8.021 MPa·m1/2.     

Cr2O3掺杂量对SnO2压敏电阻微观结构和电气性能的影响

以SnO₂粉、CuO粉、Nb₂O₅粉、Cr₂O₃粉为原料,采用粉末冶金技术烧结制备(98.95-x)SnO₂-1CuO-0.05Nb₂O₅-xCr₂O₃(x=0,0.01,0.02,0.03,0.05,物质的量分数/%)压敏电阻,研究了Cr₂O₃掺杂量对该压敏电阻微观结构和电气性能的影响。结果表明：随着Cr₂O₃掺杂量的增加,烧结试样的相对密度、收缩率、平均晶粒尺寸均先增大后减小,当Cr₂O₃物质的量分数为0.02%时相对密度和收缩率最高,Cr₂O₃物质的量分数为0.01%时晶粒尺寸最大,粒径分布最均匀;随着Cr₂O₃掺杂量增加,SnO₂     

MgO-Y2O3烧结助剂对光固化成形Si3N4陶瓷显微结构及性能的影响

采用MgO-Y₂O₃作为烧结助剂，利用光固化成形技术、结合气压烧结方法制备了高致密化程度和高性能的Si₃N₄陶瓷。研究了Mg O-Y₂O₃烧结助剂总掺量对光固化成形Si₃N₄陶瓷的相对密度、物相组成、显微结构、热学和力学性能的影响。研究结果表明，随着Mg O-Y₂O₃烧结助剂总掺量的增加，光固化成形Si₃N₄陶瓷的相对密度和平均晶粒尺寸逐渐增大，总掺量为10wt%时，达到最大值，分别为99.01%和0.82μm；而热导率和抗弯强度均呈先增大后降低的变化趋势，并在8wt%达到最大值，分别为59.58 W·m^-1·K^-1和915.54 MPa。     

TiC含量对无压烧结TiC-Al2O3导电陶瓷复合材料微观结构与性能的影响

以Al₂O₃、TiC粉体为原料,采用无压烧结技术制备了TiC-Al₂O₃导电陶瓷复合材料,研究了TiC体积分数(30%～45%)对陶瓷复合材料微观结构和性能的影响。结果表明：TiC-Al₂O₃导电陶瓷复合材料主要由Al₂O₃和TiC两相组成;随着TiC含量的增加,陶瓷复合材料的相对密度降低,开口气孔率增大,当TiC体积分数为30%时,相对密度最大,开口气孔率最低,分别为95.5%和3.0%;陶瓷复合材料中导电相TiC均连接为网状结构,随着TiC含量的增加,TiC所形成的网状结构越发完整,陶瓷复合材料的硬度先升高后降低,电阻率和断裂韧度均呈降低趋势,抗弯强度增大;当TiC体积分数为45%时,陶瓷复合材料的抗弯强度最高,电阻率最低,分别为361 MPa和6.95×10^-6Ω·m。     

ZrO_2与HA复合粉体的烧结行为

将Ca3(PO4)2和Ca(OH)2粉以不同的比例混合后,加入不同量的ZrO2粉,制成料浆后球磨,然后压制,经预烧结合成HA,再在不同温度烧结来合成ZrO2/HA复合材料;用X射线衍射仪进行了物相分析。结果表明:原料粉在1 000℃预烧结10 h后,ZrO2/HA复合粉体中出现了-βCa3(PO4)2和t-ZrO2相;复合粉体在1 050~1 350℃烧结4 h后,当ZrO2加入量低(<10%)时,在相对高的温度下(>1 200℃),复合材料中只有CaZrO3相存在;当ZrO2加入量高(30%)时,在各个温度段t-ZrO2相随着CaZrO3相的减少而增加;在1 050~1 200℃范围内,HA的分解加快,t-ZrO2的稳定性增强,但在1 200~1 300℃,HA的分解停滞;不同相的出现导致没有得到理想的ZrO2/HA复合材料,并使得复合材料的密度远小于纯HA的。     

锂离子电池负极用一维ZnMn2O4纳米束材料的制备及电化学性能

以乙酸锌、乙酸锰和碳酸氢铵为原料，以酒石酸钾钠为结构导向剂，通过200℃溶剂热反应制备纳米束前驱体，根据前驱体形貌确定较优的酒石酸钾钠添加量和溶剂热反应时间；将前驱体分别在250,350℃高温焙烧2 h制备锂离子电池负极用ZnMn₂O₄纳米束，研究了ZnMn₂O₄纳米束的组织结构及电化学性能。结果表明：当外加酒石酸钾钠为1 mmol,溶剂热反应时间为12 h时，可得到结构完整的一维纳米束；2种焙烧温度均可以得到结构完整的ZnMn₂O₄纳米束，但350℃焙烧得到的ZnMn₂O₄纳米束表现出更优异的电化学性能，在100 mA·g^-1的电流密度下循环60次后，其比容量仍可维持在892 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下，其比容量依然能够达到416.2 mA·h·g^-1。     

水基干压成型高导热氮化硅陶瓷的结构和性能

以α-Si₃N₄、β-Si₃N₄、MgO、Y₂O₃为原材料，利用以水为分散介质的水基干压成型工艺在不同温度(1 750,1 850℃)下烧结制备高导热氮化硅陶瓷，研究了不同烧结温度下陶瓷的结构、力学性能和热导率，并与以无水乙醇作为分散介质的非水基干压成型氮化硅陶瓷进行对比。结果表明：陶瓷的晶粒均呈长柱状，并且零散的粗大晶粒周围分布着较多的细长晶粒，呈双模式组织结构；1 750,1 850℃烧结温度下水基干压成型陶瓷的抗弯强度分别为555.7,747.5 MPa,断裂韧度分别为8.14,8.25 MPa·m^1/2,均略低于非水基干压成型陶瓷，相对密度分别为99.00%,99.58%,平均晶粒尺寸分别为1.06,1.27μm,热导率分别为65.70,75.54 W·m^-1·K^-1,均略高于非水基干压成型陶瓷。     

基于机械干态颗粒涂层技术制备cBN@TiN粉体

采用机械干态颗粒涂层技术分别制备了cBN@TiO₂(TiO₂包覆立方氮化硼)粉体和cBN@(TiO₂+C)(TiO₂+碳包覆立方氮化硼)粉体,然后在1 600℃、N₂气氛下进行高温热处理制备cBN@TiN(TiN包覆立方氮化硼)粉体,研究了高温热处理前后粉体的物相组成与微观形貌以及高温反应机理。结果表明：机械干态颗粒涂层技术可以使纳米TiO₂和纳米TiO₂+C颗粒均匀包裹在cBN颗粒表面。在高温热处理过程中,TiO₂与cBN反应生成液相B₂O₃,促进了cBN相变成六方氮化硼(hBN),cBN的高温稳定性差,以cBN@TiO₂为原料制备的cBN@TiN粉体颗粒表面形成由TiN相和hBN相组成的片状结构层;当存在碳时,TiO₂会优先与碳发生还原反应生成TiN,抑制B₂O₃的生成,从而降低...