Al2O3-TiC复相陶瓷表面残余应力的研究

本论文应用4种不同的工艺对Al2O3-TiC复相陶瓷进行表面处理,以改变其表面残余应力分布状态。利用扫捕电子显微镜(SEM)观察试样的表面形貌;采用非破坏性的X射线衍射法,对不同工艺条件下的残余应力进行测试研究。结果表明：在本研究条件下,经平面磨处理后．试样表面处于拉应力状态;经工具磨处理后,试样表面处于压应力状态;经抛光处理后,残余应力值均有所减小、这对于提高陶瓷材料的强度和耐磨性具有重要的意义。     

Al2O3陶瓷表面加工残余应力的研究

讨论了四种不同的工艺对Al2O3-TiC复相陶瓷进行表面处理，以改变其表面残余应力分布状态。利用扫描电子显嫩镜(SEM)观察试样的表面形貌；采用非破坏性的X射线衍射sin^2ψ法，对不同工艺条件下的残余应力进行了测试研究。结果表明：在本研究条件下，经平面磨处理后．试样表面赴于拉应力状态；经工具磨处理后，试样表面处于压应力状态；经抛光处理后，残余应力值均有所减小。这对于提高陶瓷材料的强度和耐磨性具有重要的意义。     

改性纳米Si3N4在EPDM中的应用研究

用溶液聚合法合成BA—MAA—AN三元共聚物大分子表面处理剂对纳米Si3N4进行表面处理，大分子表面处理剂包覆在纳米Si3N4的表面，并与其发生了化学作用，可有效地阻止纳米Si3N4粉末的团聚；处理过的Si3N4粒径明显减小，可提高粉体在橡胶中的分散性。用经处理的纳米Si3N4填充三元乙丙橡胶（EPDM）制备了纳米橡胶复合材料，并研究了复合材料的力学性能。结果表明：改性纳米Si3N4的加入在一定程度上提高了EPDM的拉伸强度、撕裂强度、耐磨及动态耐久性能等，其中添加1．5份改性纳米Si3N4效果最好。     

太阳能电池胶接结构在真空热循环下粘接性能研究

利用模拟空间热循环温度场设备对太阳能电池中石英玻璃盖片 /硅橡胶粘合剂 /硅晶片胶接结构进行了真空热循环试验 ( 12 3～ 4 0 3K ,10 -5Pa)。测试了热循环前后胶接试样的拉伸剪切性能、质损率和表面残余应力 ,观察了拉伸剪切断口形貌。结果表明 ,胶接试样室温拉伸剪切强度随热循环次数的增加而增强后下降 ,相应的断口破坏类型由混合型破坏转变为内聚破坏 ,最后为界面破坏 ,且胶接结构表面残余应力的变化为 :拉应力→零应力→压应力     

Si3N4／环氧树脂导热复合材料制备和性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550对氮化硅（β—Si3N4）进行表面处理,浇注制备氮化硅／环氧树脂（Si3N4／EP-828）复合材料,研究了Si3N4粒径、用量和表面改性对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,Si3N4／EP-828的导热性能随Si3N4用量的增加而提高,当Si3N4体积分数为30％时,热导率为0．83W／mK,为纯环氧树脂4倍多;力学性能则随Si3N4用量的增加先增大后降低。表面改性有助于进一步提高复合材料的导热性能和力学性能。初步分析表明,Si3N4／EP-828热导率与Si3N4形成的导热网链和Si-O-Si键导热骨架有关。     

空气气氛中烧成Si3N4-SiC复合材料的性能、相组成和显微结构

以氮化硅细粉(粒度＜0.088 mm,w(β-Si3N4)＞95%)、碳化硅(w(SiC)＞98%,粒度分别为2.8～0.9mm、0.9～0.15 mm、＜0.115 mm和＜0.063 mm四级)、硅粉(粒度＜0.045 mm,w(Si)＞98%)和硅灰(w(SiO2)=98.3%)为原料,以木质素磺酸钙水溶液作成型结合剂,采用150 MPa的压力成型为65 mm×114 mm×230mm的Si3N4-SiC、Si3N4-SiC-Si和Si3N4-SiC-SiO2三种试样.在空气气氛中,以50℃·h-1的升温速度升至800℃保温4 h,再升至1450℃保温2 h,自然冷却至室温后,测定烧成后试样的常温耐压强度、常温抗折强度、1400℃下的高温抗折强度、显气孔率、体积密度和残氮率,并采用XRD、SEM和EPMA等手段分析烧后试样的相组成和显微结构.结果表明3种试样在空气气氛中烧成后的高温(1400℃)和常温抗折强度都比较高,显气孔率都比较低,而耐压强度则以Si3N4-SiC试样的最高;烧成后试样中心区域的残氮率以Si3N4-SiC-Si试样的最高,Si3N4-SiC-SiO2试样的次之,Si3N4-SiC试样的最小;在空气气氛中烧成后,Si3N4-SiC试样中的Si3N4分解较多,SiC-Si3 N4-Si试样的表面和内部都明显含有单质Si,SiC-Si3N4-SiO2试样表面区域的Si2N2O晶体发育很好,而内部区域的晶体发育较小.     

Si_3N_4陶瓷材料的氧化行为及其抗氧化研究

研究了Si3N4陶瓷材料的氧化行为 ,同时探讨了通过表面处理使Si3N4陶瓷材料表面形成一层Si2 N2 O对其抗氧化性能的影响。实验结果表明 ,Si3N4陶瓷材料在空气中的氧化行为服从抛物线规律。另外 ,用X射线衍射分析 (XRD)和X光电子能谱 (XPS)分析验证了Si2 N2 O层的存在。由于形成了Si2 N2 O层 ,Si3N4陶瓷材料在 130 0℃下氧化 10 0h后 ,氧化增重从原来的 0 .4 2mg/cm2 降低到 0 .2 4mg/cm2 ,其抗氧化性能有了明显的提高。同时 ,表面处理后Si3N4陶瓷材料的强度也有一定的提高 ,其中室温强度从原来的62 1MPa提高到 662MPa。     

热压Si3N4陶瓷材料抗氧化性能的研究

本研究了Si3N4陶瓷材料的高温抗氧化性能。实验结果表明Si3N4陶瓷材料的氧化行为服从抛物线规律，同时提出了氧通过氧化层的向内扩散是整个氧化过程的控制步骤。另外设计了二种提高Si3N4陶瓷材料抗氧化性的方法，第一种是在Si3N4陶瓷材料的表面涂上一层SiO2涂层或3Al2O3·2SiO2涂层；第二种是对Si3N4陶瓷材料进行表面处理，使之在表面形成一层Si2N2O（和／或0-Sialon）层。     

铁纳米颗粒催化氮化硅粉

以Fe纳米颗粒为催化剂,采用催化氮化的方法制备氮化硅。结果表明:加入2%的Fe纳米颗粒,1 350℃保温2h催化氮化后,试样中的残余硅含量小于5%,而相同条件下无催化剂的试样中,单质硅的残余率高达50%。催化氮化制得的Si3N4试样中存在大量的晶须状Si3N4,其直径在40~200nm,长度可达几微米至十几微米。Si3N4晶须的生长机理主要为气相--液相--固相机理与固相--液相--气相--固相机理。     

Si_3N_4加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、白刚玉、硅灰、硅粉为主要原料,以高铝水泥为结合剂,制备了铁沟浇注料,研究了Si3N4加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%)对试样性能、物相组成和显微结构的影响.结果表明:(1)随着Si3N4加入量的增加,不同温度处理后Al2O3-SiC-C试样体积密度和常温强度基本上呈先增大后减小,显气孔率呈先减小后增大的变化趋势,Si3N4的适宜加入量为3%～6%.(2)中高温热处理时,试样中的Si3N4部分氧化生成了活性很高的SiO2,进而与Si3N4和α-Al2O3反应生成了O'-SiAlON结合相.(3)高温处理后试样的高温抗折强度随Si3N4加入量的增加而增大,而未经高温处理的试样的高温抗折强度则随着Si3N4加入量的增加而减小,这与试样中O'-SiAlON相的生成量有关.     

磨加工及残余应力对氮化硅陶瓷强度的影响

利用X-射线衍射方法测量了经不同磨削的氮化硅陶瓷表面残余应力及其对抗弯强度的影响。结果表明，磨削工艺所引入的残余应力是拉应力，对陶瓷抗弯强度有显著降低。     

HDPE及增韧HDPE的力学性能与测试条件的关系

于23℃时,研究了拉伸、弯曲速度及试样缺口剩余宽度对高密度聚乙烯(HDPE)、HDPE/弹性体、HDPE/E型增韧母料(E-TMB)的拉伸、弯曲及冲击强度等力学性能的影响。结果表明,所研究的测试条件对这三种材料力学性能影响的程度不同:对于这三种材料,均是拉伸速度对拉伸屈服应力、弹性模量影响的程度较小,对断裂伸长率影响的程度较大,弯曲速度对弯曲弹性模量、弯曲强度影响的程度较大;三种材料中,拉伸速度对断裂伸长率影响程度最大的是HDPE/弹性体,最小的是HDPE/E-TMB,弯曲速度对弯曲弹性模量、弯曲强度影响程度最大的是HDPE/E-TMB,最小的是HDPE/弹性体;随外力作用速度增大性能并非匀速变化,对不同的材料、不同的性能有相应的敏感区;试样缺口剩余宽度对HDPE/E-TMB的悬臂梁缺口冲击强度影响程度较大,而且缺口剩余宽度由7.8mm增加到8.0mm是影响的敏感区,对HDPE、HDPE/弹性体的影响的程度很小。     

Improvement of strength and reliability of ceramics by shot peening and crack healing

In this study we propose a new method for improving the surface strength and reliability of ceramics that combines shot peening with crack-healing ability. We used Si₃N₄/SiC composite ceramics with high crack-healing ability and subjected the specimens to shot peening and crack healing. To evaluate the effect of our method, we investigated the residual stress after shot peening and crack healing and examined the specimens’ mechanical properties, including apparent fracture resistance, contact strength and bending strength. We found that shot peening and crack healing is effective to increase apparent fracture resistance, contact strength and bending strength.     

Effects of coupling agent thickness on residual stress in polyimide/γ-APS/silicon wafer j oints

The adhesion strength of and the residual stress in pyromellitic dianhydride-4,4'-oxydianiline polyimide (PMDA-ODA PI)/y-APS/silicon wafer joints were investigated for various coating thicknesses of γ-aminopropyltriethoxysilane (γ-APS). The largest adhesion strength (780 N/m) was observed in the joint with 11 nm of γ-APS coating thickness. The residual stress was measured by a He-Ne laser thin film stress analyzer and calculated by a finite element analysis. The residual bending stresses obtained by finite element calculations agreed very well with the experimental results. Residual stress increased with increasing γ-APS coating thickness.     

Strengthening of Soft Ceramics by Forming Sandwich Composites with Strong Interfaces: A Combination of Analytical Study and Experimental Procedure

Putting a soft ceramic in a sandwich of hard ceramics will produce composites combining the merits of both soft ceramics and hard ceramics. To strengthen soft ceramics, two analytical relationships among the bending strength, the residual stresses, and the ratio of the coating thickness to the substrate thickness, R , in sandwich beam samples with strong interfaces were established based on the three-point bending model. When the temperature drop and the material properties of the coating and substrate are fixed, the strength enhancement due to the residual stress can be predicted. Furthermore, an optimum ratio R ₀ was derived using a stress equilibrium principle, which makes the designed component having the highest strength. These predictions were confirmed by using a bending test on the hard–soft–hard sandwich samples of Al₂O₃/Ti₃SiC₂/Al₂O₃. The measured maximum strength was 14.5% higher than that of Ti₃SiC₂ when R was 0.10, which was close to the calculated optimum ratio R ₀ (0.087).     

The effect of testing conditions (hot and residual) on fracture toughness of fiber reinforced high-strength concrete subjected to high temperatures

This paper presents experimental work on the fracture toughness of fiber reinforced high-strength concrete subjected to high temperatures. Bending and fracture energy tests were conducted during and after cooling (i.e. hot and residual tests). It was observed that bending strength for the residual tests is higher than that for the hot tests because of the effect of tensile stresses arising in concrete which occurs in the hot tests but does not occur in the residual tests. Also it was observed that fracture toughness of steel fiber reinforced high-strength concrete in the hot tests is lower than that in the residual tests. However, steel fiber reinforcement is efficient in maintaining bending strength, and is more importantly effective in improving fracture toughness of high-strength concrete during and after cooling. Thus, the hot test should be conducted for evaluating mechanical properties of high-strength concrete due to its severity compared to the residual test.     

不同应变率下聚甲醛纤维机场道面混凝土弯曲性能研究

机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响,通过四点弯曲试验,分析不同应变率(10^-5～10^-1 s^-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律,并观察断口纤维的微观形貌,总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明：PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势;与峰值强度相比,应变率对PFAPC残余强度影响较小,但随应变率增大总体呈上升趋势;与极限抗弯挠度相比,峰值挠度随应变率的增加波动上升;聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式;PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量,呈现出一定的延性破坏特征,具有良好的弯曲韧性。     

纤维增强聚合物基复合材料界面残余热应力研究

本文综述了聚合物基纤维复合材料界面残余热应力的形成、测定方法和各种分析方法。阐述了残余就地界面粘结强度以及复合材料韧性和强度的影响。最后对界面残余应力的控制方法作了评述。     

ZTM_(15)/20SiC_p陶瓷材料性能测试方法比较及分析

本文采用不同方法测定了ZTM15 /2 0SiCP 材料的弹性模量、维氏硬度、强度和韧性。结果表明因测试方法的不同 ,同一材料所测得的强度和韧性有较大差异。分别采用三点弯曲和单边切口梁法所测得的ZTM15 /2 0SiCP 材料的强度和韧性值偏大 ,由径向加载法所测得的强度值较小 ,因试样受双向应力 ,纵向最大压力是横向最大拉应力的 3倍 ,该压应力对断裂有很大影响。用压痕法测定材料的韧性时必须考虑残余应力的影响。