添加明胶优化仿贝壳TiB2/Al-Cu复合材料的组织和力学性能(英文)

采用冷冻铸造及压力浸渗制备了TiB₂/Al-Cu层状复合材料。研究了明胶含量对复合材料组织和力学性能的影响。同时,分析了其组织、断裂和磨损机理。结果表明,随着明胶添加量的增加,TiB₂/Al-Cu复合材料的抗压、抗弯强度和韧性均有所提高。当明胶含量为1.0 wt%时,复合材料具有最佳的力学性能,其抗压强度、抗弯强度、裂纹萌生韧性(K_IC)和裂纹扩展韧性(K_JC)分别为(625±13) MPa,(626±4) MPa,(22.23±0.2)MPa·m^1/2和(54.43±2.4) MPa·m^1/2。此外,明胶的加入提高了TiB₂/Al-Cu层状复合材料的耐磨性能。力学性能和耐磨性能提高均归因于添加明胶后,陶瓷片层开始弯曲且桥接增多,TiB₂/Al-Cu层状复合材料微观结构得到优化。当复合材料受到外部载荷时,增加了形成多裂纹可能性,同时弯曲的陶瓷片层和陶瓷桥接有效地阻碍了金属片层间的剪切流动并抑制了金属的塑性变形,最...     

自生TiB2-TiCx/7075Al基复合材料显微组织与力学性能研究

为了探究7075Al合金综合力学性能,采用高能球磨的方法制备自生TiB₂-TiC_x增强相,并结合热压烧结的方法制备了w(TiB₂-TiC_x)分别为10%、20%、30%和40%的TiB₂-TiC_x/7075Al基复合材料,对其物相组成、微观组织、硬度和室温压缩性能进行了测试分析。微观组织测试结果表明：该复合材料的物相主要由Al(Zn, Mg, Cu)固溶体相、TiB₂、TiC_x及少量Ti₃B₄和B₄C相构成,且w(TiB₂-TiC_x)=20%的TiB₂-TiC_x/7075Al基复合材料组织相对较为均匀,当TiB₂-TiC_x含量继续增至30%以上时,TiB₂-TiC_x在基体中产...     

ZrO2泡沫陶瓷制备及组织与性能的研究

以ZrO₂为原料、聚丙烯酸铵为分散剂、聚乙烯醇为粘结剂、富铈稀土为稳定剂,采用有机泡沫浸渍法制备ZrO₂泡沫陶瓷,研究pH值、分散剂添加量和固含量对浆料流变性和稳定性的影响。结果表明,当分散剂的添加量为2%(相对于ZrO₂质量)、pH值为8时,可获得高固含量且流变性较好的浆料。为优化ZrO₂泡沫陶瓷的力学性能,研究烧结温度、保温时间及颗粒级配对材料显微结构和力学性能的影响。结果表明,当烧结温度为1570℃、保温时间为1h、颗粒级配为7∶3时,ZrO₂泡沫陶瓷过滤器具有最佳综合性能,此时其体积密度、气孔率、抗折强度和抗压强度分别为3.08g/cm³、44.2%、1.39MPa和1.13MPa。     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

铈氧化物对ZrO2泡沫陶瓷组织和性能的影响

以聚氨酯泡沫为前驱体，以Mg稳定ZrO₂粉为原料、聚乙烯醇为黏结剂、聚丙烯酸铵为分散剂，采用有机泡沫浸渍法制备ZrO₂泡沫陶瓷，研究稳定剂的种类和含量对ZrO₂泡沫陶瓷显微组织和力学性能的影响。实验结果表明：添加富铈稀土和CeO₂均可促进四方相ZrO₂的稳定，相同条件下富铈稀土比CeO₂稳定效果更好；富铈稀土的质量分数为1.0%时，制备的ZrO₂泡沫陶瓷过滤器稳定性最佳，并具有最佳的力学性能，此时其四方相含量、体积密度、气孔率、抗折强度和抗压强度分别为35%、3.29 g/cm³、33.0%、1.16 MPa和1.38 MPa,同时材料具备良好的抗热震性。     

原位自生(TiB+La2O3)/TC21钛基复合材料组织与性能分析

以TC21钛合金粉和LaB₆粉为原料,采用热压烧结制备原位自生(TiB+La₂O₃)/TC21钛基复合材料以及TC21钛合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、维氏硬度仪、电子万能试验机等对比分析了复合材料和钛合金退火后的组织和力学性能。结果表明：复合材料和钛合金的组织均为网篮组织;LaB₆和Ti发生原位反应生成TiB及La₂O₃增强体,TiB呈短纤维状,La₂O₃有颗粒状、板条状、短纤维状多种形貌,且随LaB₆添加量增加La₂O₃颗粒长大及聚集;随着LaB₆添加量增加,复合材料维氏硬度和抗压强度升高而塑性下降。     

Ti3SiC2/TiB2复合材料的制备及其组织和力学性能

以2TiC／Ti／Si／0．2Al／TiB2粉为原料，采用热压烧结工艺成功制备了Ti3SiC2／TiB2复合材料。结果表明：不同TiB2含量的试样中主晶相为Ti3siC2与TiB2两相，没有发现其它杂质相；当复合材料中TiB2的体积分数为10％时，其硬度、抗压强度、弯曲强度、断裂韧性都有显著的提高。经热处理后，Ti3SiC2／10％TiB2复合材料的弯曲强度由367．5MPa     

掺加SiC片晶对反应烧结SiC性能的影响

以液Si浸渗SiC片晶和C的坯体制备了SiC片晶增韧反应烧结SiC陶瓷材料,讨论了SiC片晶的掺加分数及烧结温度对材料显微结构和力学性能的影响,并比较了所得材料与传统反应烧结材料的力学性能。结果表明,当烧结温度较低时,SiC片晶在烧结体中仍以片晶的形态存在;而当烧结温度提高到1 800℃后,SiC片晶明显向SiC颗粒转变。与传统材料相比,掺加质量分数为40%SiC片晶制备的材料,材料抗折强度由300 MPa左右提高到587 MPa,断裂韧性由3.5MPa.m1/2提高到4.6 MPa.m1/2。     

Cu-Ti3SiC2复合材料真空热压法制备及性能研究

Ti3SiC2是一种具有MAX层状结构的先进材料,兼具金属与陶瓷的双重性能。将Ti3SiC2作为弥散强化相与Cu复合制备金属基复合材料,综合力学性能较好,有望在电接触材料中有较好的应用前景。采用热压烧结法制备Cu-Ti3SiC2复合材料,试验证明Cu-Ti3SiC2复合材料的最佳烧结工艺为:烧结温度750℃,压力30 MPa,保温30min,制得复合材料的组织均匀,团聚较少。其次研究了Ti3SiC2含量对复合材料硬度、电阻率等性能的影响,随着Ti3SiC2的体积分数的增加,硬度先增加后降低,相对密度和抗弯强度呈减小趋势,电阻率增加;通过微观显微分析,Cu-Ti3SiC2致密度随Ti3SiC2含量增加而下降。     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的研究

采用放电等离子烧结工艺成功地制备了Ti3AlC2/TiB2复合材料.研究表明:在1 250 ℃,30 MPa压力和保温8 min下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料性能,Ti3AlC2/TiB2复合材料Vickers硬度随TiB2掺量的增加而增大,最大可达到10.4 GPa;当TiB2体积含量为10%时,复合材料的最大的抗弯强度为696 MPa,断裂韧性为6.6 MPa·m1/2.     

单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术

以TiB₂/Al及TiB₂+Mg₂Si/Al铝基复合材料为例，探讨单相或混杂颗粒增强铝基复合材料的原位制备技术及混杂增强的优势。结合混合盐反应法与熔铸法成功地制备出体积分数5% TiB₂+10% Mg₂Si/Al混杂颗粒增强复合材料，并对其进行组织分析和性能检测。结果表明:TiB₂颗粒能够作为Mg₂Si相的优质异质形核基底从而有效地细化并均匀化Mg₂Si相，Mg₂Si共晶胞尺寸从50 μm细化至10 μm以下；在晶界区域团聚的TiB₂颗粒被Mg₂Si相打散而较均匀地分布，二者形成相互优化趋势；TiB₂+Mg₂Si/Al的屈服强度和抗拉强度较TiB₂/Al分别提升了88%和45%。     

AlFeCrCoNi/Mg复合材料的显微组织及力学性能分析

为了探究AlFeCrCoNi高熵合金增强相含量对金属基复合材料显微结构及力学性能的影响规律,文中采用放电等离子烧结法制备了AlFeCrCoNi/Mg,通过场发射扫描电镜对其宏观和微观形貌进行了观察,利用X射线衍射仪对其物相进行了表征,采用阿基米德排水法、显微硬度机和电子万能试验机分别研究了复合材料的密度、维氏硬度和压缩性能。研究结果表明:随着高熵合金体积分数的增加,复合材料的维氏硬度达到70.33N·mm-2,屈服强度ReHc、抗压强度Rmc分别从125 MPa和288 MPa增加到211 MPa和306 MPa,各自提高了68.80%和45.02%,其中复合材料增强相体积分数由0%增加到5%过程中,屈服强度、抗压强度增长最快,复合材料增强相体积分数大于5%后,其增长较为平缓。     

注射成形SiC陶瓷的烧结温度及其力学性能分析

以SiC微粉为原料,Y2O3、Al2O3为复合烧结助剂,以多组元蜡原料为粘结剂,采用注射成形法及液相烧结法制备了SiC陶瓷,通过扫描电镜、透射电镜等测试分析了粉体及烧结试样的物相组成及显微结构.力学性能分析显示,在合适的注射成型及液相烧结工艺参数下,烧结样品可获得良好的综合物理性能,1 900℃烧结后材料结构致密,其密度可达3.24 g/cm3,相对密度为98.2%,维氏硬度达2 486.3 HV,断裂韧性达6.68 MPa·m1/2.     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

TiO2原位反应合成MgO-TiC颗粒增强的铜基复合材料

利用TiO₂镁热碳热原位还原技术制备MgO-TiC增强的铜基复合材料,通过XRD、SEM和力学性能检测方法研究TiO₂原位合成对MgO-TiC增强铜基复合材料的相、组织和力学性能的影响。结果显示:在烧结过程中TiO₂、Mg和C粉发生了原位合成反应,生成了MgO和TiC相,并产生了少量的MgTiO₃;材料的组织与增强相含量有着密切的关系,当增强相含量较小时,MgO-TiC颗粒弥散分布在铜基体上,随着增强相含量的增加,材料的组织中出现了MgO-TiC颗粒聚集分布的组织;材料的尺寸变化在烧结过程中主要以收缩为主,随着保温时间的延长或温度的升高,增强相含量为5%的材料的相对密度和硬度逐渐增大,增强相含量为10%的材料的相对密度和硬度逐渐降低。     

Si3N4-SiC太阳能热发电吸热陶瓷的制备及性能

以SiC和Si3N4为主要原料,采用陶瓷制备工艺无压烧结制备了Si3N4-SiC吸热陶瓷材料。采用现代测试技术,测试和分析了烧结样品的烧结收缩率、抗折强度、吸水率、气孔率、体积密度、耐火度、氧化增重率、物相组成以及显微结构。结果表明,最佳配方是1 360℃烧结的D2样品,其Si3N4添加量为20%,抗折强度为79.60 MPa、气孔率为22.23%、吸水率为10.32%、体积密度为2.15g/cm3、耐火度为1 650℃、1 300℃氧化5h后的样品氧化增重率为1.333mg/cm2。XRD和SEM分析表明烧结样品由α-SiC、Si3N4、莫来石和石英组成,Si3N4在样品中呈短棱柱体分布,添加纳米SiC对Si3N4可以起到钉扎作用,阻止Si3N4晶粒长大,从而提高样品的抗折强度和抗热震性能。Si3N4-SiC吸热陶瓷具有高的强度以及良好的微观组织结构,是一种适合塔式太阳能热发电吸热器用吸热材料。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

原位纳米粒子增强Al基复合材料的微观组织及高温力学性能

以纳米TiO₂为添加相,按一定比例添加B₂O₃和H₃BO₃,采用高能球磨和粉末冶金法相结合的方法制备了体积分数为4%的纳米氧化物粒子增强Al基复合材料,最后在723 K的条件下以16∶1的挤压比制备了复合材料棒材。结果表明,经过4 h的球磨后,可以实现纳米氧化物在Al基体中的弥散分布;经过893 K的真空热压后,添加相与Al基体发生原位化学反应并生成了Al₂O₃等。当Ti与B物质的量比为1.0∶1.5时,复合材料的力学性能最优;同时,当B元素的先驱体化学成分不同时,复合材料的力学性能差异显著;TiO₂+H₃BO₃/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为507.7 MPa和151.3 MPa,展现出最高的室温力学性能;TiO₂+B₂O₃/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为353.7 MPa和167....     

SiC颗粒增强纯铝基复合材料的研究

探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造SiC颗粒增强纯铝基复合材料的可行性;研究了不同SiC含量铝基复合材料的显微组织和力学性能.结果表明:SiC颗粒与纯铝粉混合、加压、烧结制备的复合材料,组织致密,增强颗粒分布均匀;随SiC体积百分含量增加,复合材料的强度、硬度明显升高;SiC体积面分含量小于20×10~(-2)时,塑性不降低;复合材料的拉伸断口为解理与韧窝混合断裂.     

掺加SiC晶须对B4C—Al2O3复合材料性能的影响

B4C-20vol%Al2O3和B4C-30vol%Al2O3两种材料分别掺加了15vol%(体积比)的SiC晶须(SiCw)在1850℃、35MPa下热压烧结40min.结果表明SiCw的掺入,使复合材料的力学性能下降,特别是B4C-30vol%Al2O3材料的性能下降更为明显,弯曲强度和断裂韧性由原先的389.5MPa和5.76MPa@m1/2,分别下降到293.4MPa和4.11MPa@m1/2.通过分析找出了SiCw对复合材料性能产生影响的原因.