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。     

Fe/Al2O3陶瓷梯度涂层的结合性能

以FeAl和FeAlNi两种混合粉体作为底层材料,将喷涂法和溶胶-凝胶相结合制备了Fe/Al_2O_3梯度涂层,分析了其与钢基表面的结合性能。结果表明:当烧结温度为1220℃时,两种过渡底层Fe/Al_2O_3陶瓷梯度涂层的界面结合强度分别达到21.2 MPa和25.3 MPa,涂层的物相组成分别为α-Al_2O_3、AlFeO_3、Al_2Fe_2O_6、Al_3Fe_5O_(12)和α-Al_2O_3、AlFeO_3、NiFe_2O_4等。与FeAl相比,以FeAlNi作为过渡底层制备的Fe/Al_2O_3梯度涂层材料结构致密度高、没有明显孔洞与宏观界面,且有树枝状组织生成,有利于涂层结合性能的提高。     

挤压316L金属蜂窝的烧结及其组织性能研究

以金属粉末、粘结剂为原料,经炼料制成膏状挤压料,通过挤压模成型为蜂窝状,再经高温烧结制备成316L不锈钢蜂窝.研究了烧结气氛、烧结温度对蜂窝烧结组织结构的影响,并对烧结后的蜂窝进行力学性能测试.结果表明,在氢气中烧结的316L蜂窝组织,金属颗粒间形成烧结颈,呈网状连接在一起,并随温度升高颗粒合并长大成晶粒,基体组织为Fe-Cr-Ni-C(γ-Fe)固溶体,第二相球形颗粒为富含硅的低熔点化合物;在真空中烧结,金属颗粒表面形成氧化物Fe2Cr4O4、Cr2O3,以及SiO2,大量的表面氧化物阻碍了金属粉末颗粒的结合,直接影响烧结蜂窝的强度,致使烧结蜂窝强度远低于氢气中烧结的蜂窝.在氢气中烧结的316L金属蜂窝,其径向抗压强度可达40～50 MPa,远高于目前广泛应用的陶瓷蜂窝载体,是作为载体材料的一种理想选择.     

Ce-Cu/Ti-Al-Ox催化氧化CO的性能研究

采用挤出成型法制备系列铜铈负载钛铝氧化物(Ce-Cu/Ti-Al-O_x)催化剂,研究Ce-Cu/Ti-Al-O_x催化氧化一氧化碳(CO)的性能,并对催化剂进行表征。结果表明:三氧化二铝(Al_2O_3)的掺入抑制了二氧化钛(TiO_2)的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高了铜铈负载二氧化钛(Ce-Cu/TiO_2)催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行,因此适量添加Al_2O_3能明显提升Ce-Cu/TiO_2催化剂的低温催化氧化活性,拓宽其活性温度窗口,添加20%(wt,质量分数)Al_2O_3制得的Ce-Cu/Ti-Al-O_x催化剂具有对催化氧化CO的最好催化活性,在140℃条件下,活性达到了98%,170℃以上活性达到了100%。     

Ni60A基复合涂层的制备及其耐蚀性能研究

装卸机的抓斗,在服役过程中受到严重的磨损与腐蚀,易使抓斗斗口板失效。Al_2O_3粉末与镍基自熔性合金粉末Ni60A混合后,用热喷焊工艺在斗口板基体材料表面制备出复合涂层,能有效改善其耐磨耐蚀性能。Al_2O_3的加入量对Ni60A涂层在不同介质中的耐蚀性能有不同的影响,结果表明,当Al_2O_3含量为0.5%时,涂层在稀硝酸溶液中的腐蚀速率最小。     

YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究

将纤维增韧理念应用在等离子喷涂涂层设计中,可提升陶瓷涂层的断裂韧性,解决等离子喷涂陶瓷涂层韧性不足的问题。采用大气等离子喷涂技术制备了添加4%和8%(质量分数)氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ涂层,对纤维增强涂层的断裂韧性及耐磨性能进行了研究。结果表明:等离子喷涂YSZ纤维增强Al_2O_3/8YSZ陶瓷涂层由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和t′相组成;添加YSZ纤维后,涂层的断裂韧性明显改善,添加8%YSZ纤维复合涂层的KIC达2.924 MPa·m~(1/2),涂层的显微硬度变化较小;在相同磨损工况下,相比于未添加纤维的涂层,YSZ纤维增强涂层的耐磨性显著提高,其中,添加8%YSZ纤维后复合涂层的耐磨性是未添加涂层的2.5倍。     

稀土氧化物La2O3/Y2O3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。     

PS45/CuAl8伪合金复合涂层高温循环氧化行为

采用超音速活性电弧喷涂技术在Q235钢基体表面制备PS45/CuAl8伪合金复合涂层,将该涂层在600℃和800℃进行循环氧化,采用XRD、SEM和精密天不等手段对涂层的显微结构进行表征,研究了涂层的循环氧化性能。结果表明:PS45/CuAl8伪合金复合涂层主要由Al_2O_3、Cr_2O_3、α-Cu和γ-Ni固溶体组成,组织致密,颗粒成扁平状且扁平化程度高、分布均匀。经高温循环氧化后在涂层表面形成了一层致密的Al_2O_3+Cr_2O_3+Ni(Al,Cr)_2O_4薄膜,避免了Al_2O_3薄膜的剥落,从而降低了涂层氧化速率,提高了基体的抗高温循环氧化性能。     

机械合金化后注射成形制备Cu/Al2O3复合材料的显微组织与力学性能

采用机械合金化后注射成形制备10%(体积分数,下同)Cu/Al_2O_3复合材料,研究机械合金化时间、烧结温度对复合材料显微组织和性能的影响,并分析复合材料的增韧机理。结果表明:通过机械合金化10h后注射成形、脱脂、1550℃烧结工艺制备的10%Cu/Al_2O_3复合材料具有良好的抗弯强度和断裂韧度,分别为532MPa和4.97MPa·m^1/2;烧结温度低于1550℃导致原子在固态下扩散能力不足,烧结温度高于1550℃则使颗粒边界移动速率大于孔隙逸出速率,二者都造成复合材料孔隙率增加,而导致材料的强度和韧度下降;机械合金化时间延长使复合材料晶粒细化、Cu与Al_2O_3之间的结合强度提高,材料强度和硬度提高,但断裂韧度下降;Cu粉末弥散分布于Al_2O_3基体中,抑制烧结过程中Al_2O_3晶粒粗化,且使裂纹在扩展过程中遇到延性的Cu产生裂纹桥联和偏转,提高材料的韧度。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

Al2O3/6-6-3青铜复合材料的制备及性能

采用粉末冶金法制备出Al₂O₃/青铜复合材料, 研究了烧结温度、Al₂O₃颗粒尺寸、含量及表面状态对复合材料性能的影响。结果表明, 采用二次压制与烧结工艺制备的复合材料的组织致密,Al₂O₃颗粒分布均匀, 综合性能优于6-6-3青铜材料。Al₂O₃颗粒的化学包覆处理可以使复合材料的性能进一步提高。      

原位生成Al2O3/Cu复合材料的新工艺

采用一种新型工艺制备了Al₂O₃/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu₂O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu₂O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al₂O₃的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al₂O₃/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。     

非均相沉淀法制备纳米α-Al2O3/金属复合粉体

利用非均相沉淀法制备了平均粒径小于50 nm的α-Al₂O₃/W(Ni)复合粉体,并研究对比了纳米钨和镍对α-Al₂O₃相转变温度的影响。结果表明:纳米钨和镍的存在均可降低过渡型氧化铝向α型氧化铝转变的相变温度,但降低程度有所不同,含钨氧化铝于1000℃完成相变,而含镍氧化铝于1150℃完成相变;并且纳米第二相体积比越大,对相变温度的影响也越大。     

Y2O3表面改性Al2O3P增强6061Al复合材料组织与性能

采用液相包裹法对Al₂O₃微粉进行稀土Y₂O₃表面改性,用挤压铸造法制备表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O_3P/6061Al复合材料,并对复合材料的显微组织及拉伸性能进行分析和研究。结果表明:表面经稀土Y₂O₃改性的Al₂O₃微粉能均匀的分布于基体中,界面润湿性得以改善,复合材料组织更加均匀。TEM观察表明:改性粉体在制备复合材料前后表面存在颗粒状包裹层。对其表面进行EDAX分析,结果显示含有Y,Al和O元素。粉体XRD图谱中有Y₂O₃衍射峰的存在。拉伸性能测试表明:改性粉体对Al合金增强效果明显增加,抗拉强度提高29.8％,屈服强度提高38.4％,延伸率提高10.3％。对拉伸断口进行SEM分析,改性后复合材料断口韧窝更加均匀、丰满,材料表现出良好的塑性。     

热压与放电等离子体烧结两种工艺制备Al2O3/Cu复合材料

由机械合金化法(MA)制得纳米级Al₂O₃颗粒弥散镶嵌于微米级Cu颗粒表面的复合粉末, 利用球形化工艺改善所制得复合粉的形貌及粒度范围, 分别采用热压法(HP)和放电等离子体烧结(SPS)法制备Al₂O₃/Cu复合材料。通过测试密度、 电导率、 抗弯强度及SEM复合粉形貌和烧结体断口分析、 微区成分分析, 对比研究了Al₂O₃质量分数分别为0%、 0.5%、 1.0%、 1.5%时Al₂O₃/Cu复合材料的物理、 力学和电学性能。结果表明: 不同制备工艺下随着Al₂O₃含量增加, 材料的抗弯强度先增后降, 电导率除受杂质影响外, 还受材料缺陷的影响, 故变化规律不明显, 对于Al₂O₃含量相同的Al₂O₃/Cu复合材料, 采用SPS法制备的复合材料的致密度、 抗弯强度及电导率均高于HP法; 在弯曲应力下两种制备方法所得复合材料均发生延性断裂。      

纳米Al2O3/聚醚砜-环氧树脂复合材料的介电性能及热稳定性能

本实验制备了纳米Al_2O_3/聚醚砜-环氧树脂复合材料,考察了不同纳米氧化铝和聚醚砜的用量对复合体系力学和介电性能的影响,并对其热稳定性能进行了研究。结果表明:当添加1phr纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)和5phr聚醚砜(PES)时,三元复合材料EP/5PES/1Al_2O_3的拉伸强度提高到58 MPa,断裂伸长率达到13%,冲击强度达到16.2kJ/m~2,相比纯环氧树脂分别提高了61.1%、20.3%和8.0%。而且在100Hz的室温测试条件下,EP/5PES/1Al_2O_3材料的介电常数和介电损耗分别达到7.6和0.016,较纯环氧树脂均有一定幅度的增加。热重分析(TG)结果表明,EP/5PES/1Al_2O_3复合材料的初始分解温度为358℃,比纯环氧树脂提高了14℃,说明热稳定性有较大幅度的提高。     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

无压烧结Ti3SiC2/铝基复合材料组织与性能

MAX相具有独特的层状晶体结构,不但具备常用铝基复合材料外加陶瓷颗粒的性能特征,同时具有可与石墨媲美的摩擦性能.本文以Al粉、Si粉和典型MAX相Ti_3SiC_2为原料,采用冷压成型-无压烧结方法制备了Ti_3SiC_2/Al-Si复合材料,并通过金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等分析手段,研究了烧结温度、Si元素含量对复合材料组织与性能的影响.研究表明:随着烧结温度从500℃提高到700℃,复合材料致密度先上升后下降,摩擦系数先降低后上升,硬度逐渐增大至最大值并基本保持稳定;随着Si质量分数从0增加到20.7%,复合材料的致密度逐渐降低,硬度逐渐增大,摩擦系数先降低后增大,晶粒尺寸随之下降,12.5%Si晶粒最为细小;烧结温度为650℃,Si元素质量分数为12.5%的铝基复合材料具有最低的摩擦系数0.18,相应的硬度为62 HV,致密度为92.12%.XRD物相和扫描电镜组织分析表明,复合材料的主要相组成为Al、Ti_3SiC_2,及由界面反应产生的Al_4C_3和Al的氧化产物Al_2O_3.     

低温共烧氧化铝/玻璃复合基板材料的研究

以低软化点的钙硼硅酸盐玻璃和氧化铝粉末为原料,制备了氧化铝/玻璃低温共烧复合基板材料。所需的玻璃粉体采用溶胶-凝胶法制备。研究了烧结温度和氧化铝含量对复合材料的烧结特性、介电性能以及力学性能的影响。结果表明,当氧化铝质量分数为50%,复合材料经950℃、保温2 h烧结后,其εr=5.92,tanδ=5.7×10-4,ρ=1012Ω.cm,抗弯强度σ=167.82 MPa,热膨胀系数α=4.86×10-6/℃,可望作为低温共烧多层陶瓷基板材料应用。