SPS工艺制备SiCp/Si3N4复相陶瓷及其力学性能的研究

使用Si3N4、SiC陶瓷微粉为原料,氧化铝(Al2O3)和氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了SiC/Si3N4复相陶瓷,并研究了SiC的添加量、SPS的 烧结温度、压力和保温时间等参数对烧结试样相对密度、力学性能及显微结构的影响.结果表明,SiC颗粒补强增韧Si3N4陶瓷的最佳添加量为15%,相对与单相Si3N4陶瓷,维氏硬度提高了6.6%,断裂韧性提高了5%,抗弯强度提高了24%,样品晶粒比较均匀,SiC颗粒诱发穿晶断裂和钉扎效应提高了基体的断裂韧性.     

多元陶瓷增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

以6-6-3青铜粉为基体,加入Si C、Si3N4、B4C多元陶瓷作为颗粒增强相,利用粉末冶金法通过真空烧结工艺制备了Si C、Si3N4、B4C多元陶瓷/铜基复合材料,在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能。分析了Si C、Si3N4、B4C多元陶瓷增强相含量对复合材料耐磨性能、摩擦系数以及热导率的影响。结果表明:Si C、Si3N4、B4C多元陶瓷/铜复合材料在耐热性能、耐磨性能、抗弯强度等方面性能优异;多元陶瓷质量分数分别为15%、25%、35%的多元陶瓷/铜基复合材料中,硬度、抗弯强度以及耐磨性能均随着陶瓷颗粒质量分数的增加先提高后降低;摩擦系数先减小后增大,基本稳定在0.49左右,受温度影响波动不大;陶瓷颗粒的加入对材料的导热性能有一定影响,从而影响耐磨性能。     

添加ZrO2对Si3N4复合陶瓷材料力学性能的影响

通过无压烧结制备了ZrO2-Si3N4复合陶瓷材料,并以排水法、SEM和DDL100型万能拉伸机进行表征。研究了ZrO2含量对Si3N4陶瓷的致密度、显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着ZrO2含量的增加,Si3N4陶瓷致密度增加;抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,当ZrO2含量达到10%时,Si3N4的抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为362MPa和7.0MPa.m1/2。ZrO2增韧Si3N4陶瓷的机制为应力诱导相变。     

热压烧结制备BN陶瓷复合材料的研究进展

介绍了利用热压烧结制备h-BN复合陶瓷的工艺过程和致密化过程,分析了Al N/BN、Si3N4/BN和SiC/BN复合陶瓷在力学性能、耐热性能、加工性能和介电性能方面的影响因素,最后对BN复合陶瓷的未来发展趋势进行了展望。     

SiC纳米及晶须增强Si_3N_4基复相陶瓷断裂行为的研究

用扫描电镜、透射电镜及努氏压痕法研究了添加SiC晶须、纳米颗粒及晶须和纳米颗粒的三种Si3N4基复相陶瓷在外力作用下的断裂行为。这三种材料断裂的主要方式是沿晶断裂 ,偶尔可见穿晶断裂。在裂纹发展的路径上当裂纹尖端遇到了晶须、集聚的纳米颗粒及类晶须时 ,会产生扭转、偏转、断裂、拔出和终止 ,从而使裂纹能量消耗 ,抑制和阻碍了裂纹的扩展和传播 ,起到了增韧补强的作用。     

后天抑制剂获得法制取向硅钢析出物的转化规律

 通过后天抑制剂获得法制备了取向硅钢，对渗氮前后和高温退火升温阶段析出物的析出和转化规律进行了研究。研究结果表明，渗氮前脱碳退火态基体中存在少量的粗大AlN颗粒和细小AlN颗粒，渗氮处理后新析出大量的Si3N4析出物，高温退火升温阶段Si3N4将转化为(Al，Si)N，随着温度的继续升高(Al，Si)N颗粒将发生粗化，(Al，Si)N是后天抑制剂获得法制备取向硅钢的主要抑制剂。     

原位制备细晶Si3N4-Si2N2O复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3纳米陶瓷粉体作为烧结助剂，液相烧结非晶纳米Si3N4陶瓷粉体，制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷。Si2N2O相通过原位反应2Si3N4(s) 1．5O2(g)：3S12N2O(s) N2(g)生成。160012烧结，烧结体保温30min，Si2N2O体积分数达到52％，基本由细小均匀的球形晶粒构成。平均粒径尺寸210nm，相变过程中，个别颗粒异常长大，长径比达到1．5。保温时间对孔隙、密度和粒径产生重要影响：随着保温时间的延长，孔隙逐渐收缩减小，烧结体的致密度逐渐提高，晶粒逐渐长大，保温60min，孔隙几乎完全闭合，相对密度达到99．1％，平均粒径280nm。当保温时间达到90min时，相对密度增加并不明显，但平均粒径长大到360nm。     

凝胶注模法制备碳纤维/氮化硅复合材料的微观结构与力学性能

通过化学气相沉积在短碳纤维表面制备C/Si C复合涂层,然后采用凝胶注模法制备纤维体积分数分别为2%和4%的Cf/Si3N4复合材料,利用X射线衍射与扫描电镜对该材料的物相与组织结构进行分析,研究短碳纤维对Si3N4陶瓷力学性能的影响。结果表明:随碳纤维体积分数增加,Cf/Si3N4复合材料的密度和抗弯强度降低,但断裂韧性明显提高。当纤维体积分数为4%时,材料的断裂韧性达到8.91 MPa·m1/2,比氮化硅陶瓷提高1.6倍,材料主要由长柱状的β-Si3N4基体、C/Si C涂层及碳纤维组成,碳纤维表面的C/Si C双涂层可防止高温下碳纤维与氮化硅基体发生反应,使碳纤维与氮化硅基体界面结合良好,以提高材料韧性并保证有合适的强度,满足功能材料在一定条件下的使用要求。     

SiC复相陶瓷的强化增韧趋势

SiC陶瓷因其具有优良的性能而广泛应用于军事和民用领域.但陶瓷固有的脆性严重影响了其作为结构材料的应用潜力,因此sic陶瓷的强化增韧成为了近年来研究的热点.综述了siC基复相陶瓷的几种主要强化增韧方式,讨论了其强化增韧机制.采用纳米颗粒、晶须协同强化增韧和特殊技术制备纳米复相陶瓷将是提高SiC基陶瓷性能的有效途径.     

SiC和Ti(C,N)颗粒弥散陶瓷材料的力学性能与微观结构

采用热压工艺制得SiC和Ti(C,N)双相弥散Al2O3基陶瓷复合材料，该材料具有较高的抗弯强度、断裂韧度和硬度。研究表明：只有在合适的热压工艺和组分条件下才能获得良好的微观结构与力学性能。该陶瓷复合材料的增韧机制主要是裂纹桥联、裂统偏转和颗粒拔出。此外，大量孪晶和位错的存在在对材料的增韧补强也有所贡献。     

Si3N4基微米/纳米复合陶瓷微观组织

用扫描电镜和透射电镜研究纳米粉成分和含量对Ｓｉ３Ｎ４基纳米复合陶瓷组织的影响。ＳｉＣ（ｎ）／Ｓｉ３Ｎ４（μ）或Ｓｉ３Ｎ４（ｎ）／Ｓｉ３Ｎ４（μ）复合陶瓷的微观组织随纳米ＳｉＣ（ｎ）或Ｓｉ３Ｎ４（ｎ）含量的增加,基体组织逐渐变细。     

Effect of Y2O3, CeO2 on Sintering Properties of Si3N4 Ceramics

The effect of rare earth oxides Y203 or Ce02 on sintering properties of Si3N4 ceramics was studied and the mechanism of assisting action during sintering was analyzed. The results in dicate that the best sintering properties appear in Si3N4 ceramics with 5% Y203 or 8% CeO2. Secondary crystallites are formed at grain boundaries after heat treatment,which decreases the amount of glass phase and contributes to the improvement of high-temperature mechanical properties of silicon nitride.     

多元陶瓷增强Cu基复合材料的导热性能研究

以Cu基预合金粉为基体,加入SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷作为颗粒增强相,利用粉末冶金法通过真空热压烧结工艺制备了SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷/Cu基复合材料,并用激光脉冲法测试其室温条件下的导热性能。研究发现,随着SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷含量的增加,复合材料的热导率逐渐减小,特别是当SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷总质量分数大于15.0%以后,热导率急剧下降。复合材料内部的孔隙以及晶界、晶格畸变、位错等缺陷是影响热导率的主要因素。要获得导热性能良好的复合材料,应严格控制SiC、Si_3N_4、B4C多元陶瓷的质量分数在15.0%以内,并且可以考虑通过退火以及二次挤压等方法进一步提高致密度,减少烧结体内的位错、孔隙等缺陷,从而提高导热性能。     

Effect of Rare Earths on Mechanical Properties and Microstructures of Si3N4-based Ceramics

Si3N4-hased ceramics exhibit excellentproperties such as high strength, high corro..sion resistance, high fire resisting property andhigh thermal shock resistance. However, up tonow, the application of St3N4-based ceramicsis still limited by their poor ductility, lowtoughness and stability. Adding fiber or whisher into ceramic matrix is a useful tougheningmethod, but fiber and whisker are costly and itis difficult to homogenize them in ceramic matrix. Furthermore, ceramic powders can not fill…     

陶瓷基体热喷涂涂层的研究进展

由于表面改性的需要,陶瓷基体对热喷涂涂层方案的需求也在日益增加.根据基体结构和性能的不同,需要开发特殊的基体相关的制备概念.本文展示一些在烧结氮化硅和AlN陶瓷上沉积涂层的概念.使用传统的喷砂工艺处理的基体近表面区域粗糙度低并会带来损害.作为替代方法,激光刻蚀被用来改变陶瓷基体的热喷涂表面特性.通过选择适当的激光刻蚀参数和喷涂方法,成功地制备了与陶瓷基体具有良好结合性能的大气等离子喷涂（APS）和悬浮液超音速火焰喷涂（suspension-HVOF A12O3）涂层.     

氮化硅颗粒对碳—石英复合材料性能的影响

在碳—石英复合材料中加入氮化硅颗粒可提高其力学性能,但少量鳞石英的析出使材料的热学性能恶化。同时,由于氮化硅减缓了碳纤维的氧化,可以提高材料的抗烧蚀性能。地面模拟实验表明,加入氮化硅颗粒的碳—石英复合材料完全符合某些航天器件的使用要求。     

Development of nonoxide ceramics based on silicon carbide and nitride

Research on nonoxide ceramics based on silicon carbide and nitride is reviewed along with related technological developments. The role of I. N. Frantsevich in initiating the development of such materials is shown. Three main stages in the development of the ceramics are distinguished. The relationship between the physical properties and applications of ceramics based on SiC and Si₃N₄.Institute of Materials Sciences, Ukranian Academy of Sciences, Kiev. Translated from Poroshkovaya Matallurgiya, Nos. 7/8(380), pp. 24–32, July–August, 1995.     

Investigation on the preparation of Si/mullite/Yb_2Si_2O_7 environmental barrier coatings onto silicon carbide

With the development of aero-engine,gas import temperatures of hot section structural materials are increasingly higher.Metal alloy materials due to the rapidly decreased mechanical properties at relative high temperature are gradually replaced with silicon-based non-oxide silicon carbide ceramics.However,silicon carbide ceramic materials tend to spall and deform in engine combustion environment,need environmental barrier coatings for the protection of the matrix.The preparation of Si/mullite/Yb2Si2O7 envir...     

氮化硅结合碳化硅铝电解槽侧壁材料的应用及抗侵蚀性研究现状

对目前氮化硅结合碳化硅侧壁材料抗侵蚀性能的研究做了较为全面的总结,主要介绍了研究抗侵蚀性能所采用的方法、实验条件以及得到的结论,并对氮化硅结合碳化硅侧壁材料的实际使用情况做了简要概述。