Al_2O_3/SiC_w陶瓷材料中晶须的极限和最佳含量探讨

从Al2O3与SiC晶须热胀失配分析入手，分析了Al2O3／SiCw陶瓷材料中晶须的极限含量，得出了晶须的极限含量为43vol％。研究表明：晶须含量超过极限值时，Al2O3／SiCw强度大幅下降的主要原因有二个，即1．材料的致密度急剧降低，气孔率增大；2．由于热胀失配所产生的残余张应力导致基体材料的开裂。通过实验证明，当晶须含量为20～30vol％时，Al2O3／SiCw陶瓷材料能获得最佳增韧补强效果。     

TiB_2/SiC_w陶瓷复合材料的研究

采用热压工艺制备了TiB_2／SiC_w陶瓷复合材料。在TiB_2基体中添加适量的SiC_w晶须，可显著的提高材料的断裂韧性和抗弯强度。采用有限元法计算了由于基体和晶须熟膨胀系数失配所产生的残余应力及其分布，分析热胀失配所产生的残余应力对材料增韧特性的影响。结果表明：晶须径向及轴向均受残余压应力的作用；晶须拔出和桥联为该复合材料的主要增韧机制。     

TiAl／TiB2复合材料高温氧化膜的结构和形成机制

利用XRD，SEM，EDS及TEM对TiAl／TiB2复合材料在静止空气中高温氧化后的氧化膜结构及其形成机制进行了研究。结果表明：TiAl／TiB2复合材料的氧化膜主要由TiO2外层与由TiO2和Al2O3混合内层构成。TiO2和Al2O3混合内层为孔洞较多的疏松状结构。TiO2外层亦可分为内外两层，TiO2的内层部分存在一些与TiB2的轮廓相似的“孔洞”，TiO2的外层部分没有此类孔洞。由于TiAl／TiB2复合材料中的TiB2被氧化后生成的B2O3在高温下蒸发掉，使氧化膜中TiB2所处的位置留下了孔洞。因此，氧化膜中的部分孔洞是由于TiB2被氧化后产生的；氧化温度达到1000℃时，TiAl／TiB2复合材料中的TiB2使氧化膜中的孔洞数量增加，复合材料的抗氧化性能急剧下降。     

TiB_2和SiC_w对Al_2O_3陶瓷材料力学性能及微观结构的影响

以TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷进行增韧补强,采用热压法同时了制备了Al2O3,Al2O3／TiB2和Al2O3／TiB2／SiCw三种陶瓷材料,研究了TiB2颗粒和SiC晶须对Al2O3陶瓷材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明;因TiB2的加入可明显改善Al2O3。陶瓷材料的强度、硬度和韧性;而TiB2颗粒和SiC晶项协同对Al2O3进行增韧补强可使其断裂韧性显著提高。Al2O3／TiB2陶瓷材料的主要增韧机理有;TiB2粒子的针扎作用和使裂纹产生偏转;而Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料的主要增韧机理有：晶须拔出、裂纹桥接和裂纹偏转。     

自蔓延高温合成TiB2／Al2O3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料，与铝粉、碳化硼进行自蔓延（SHS）高温合成TiB2／Al2O3复合材料，通过差热和X射线衍射分析，确定了TiO2、Al及B4C的反应机制，得到了生成TiB2／Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2／Al2O3复合粉体相关的力学性能，得到材料的抗压强度为87．2MPa，抗弯曲强度为104．3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔，生成物微观区域不太均匀，材料的断裂形式主要为脆性断裂，生成物的颗粒尺寸为亚微米级。     

基于自蔓延高温合成技术制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷

采用由自蔓延高温还原技术合成的TiB2陶瓷粉料,结合商业Al2O3粉,在不同组成和不同烧结温度下热压制取Al2O3-TiB2复相陶瓷材料,对该材料的力学性能和微观结构特征进行研究。结果表明：随着TiB2含量的增加,Al2O3-TiB2复相材料的相对密度、硬度和抗弯强度呈现先增加后下降趋势,性能最佳点出现在TiB2含量为50％左右。而随着烧结温度的提高,上述性能呈现先快后慢增加趋势。     

TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,当TiB2含量低于8.7％时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能.当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低.在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa·m1/2和445.2 MPa.     

轴向超声振动辅助铣削TiB2/7050Al复合材料残余应力试验研究

针对TiB2颗粒增强铝基复合材料可加工性差、切削温度高、刀具磨损严重等问题,开展TiB2/7050Al复合材料轴向超声振动辅助铣削残余应力试验,研究各加工参数对超声振动辅助铣削表面及亚表层残余应力的影响规律,并分析力热耦合作用对超声振动辅助铣削残余应力的作用机制。研究表明:TiB2/7050Al复合材料超声振动辅助铣削表面残余应力均为残余压应力,且残余压应力随每齿进给量、切削速度的增加而减小,而随着切削深度及超声频率的增加呈现先增大后减小的趋势;工件亚表层残余应力影响层厚度为90~120μm,且未观测到明显的加工硬化现象。     

Al_2O_3/TiB_2和Al_2O_3/TiB_2/SiC_W陶瓷复合材料在1300℃的氧化行为

研究了热压烧结工艺制备的Al2O3/TiB2和Al2O3/TiB2/SiCW陶瓷复合材料在1300℃的氧化行为用XRD、SEM、TEM/EDSA分析了材料氧化后的相组成及显微结构.结果表明:两种材料在1300℃空气中氧化30h内的氧化增重符合抛物线规律,SiC晶须的加入可明显改善Al2O3/TiB2材料的高温抗氧化性.     

Si复合Al2O3-SiC材料热机械性能的研究

通过应力-应变关系、高温抗折强度等高温试验，研究了金属硅复合Al2O3-SiC材料的热机械性能，结合SEM和XRD，对金属硅复合Al2O3-SiC材料高温显微结构和物相进行分析。结果表明：金属硅作为一个组元，不仅能缓解Al2O3-SiC材料由于热膨胀系数不匹配产生的内应力，而且使Al2O3-SiC材料兼具有金属塑性的特点，从而改善了Al2O3-SiC无机材料热机械性能。     

TiB2含量对B4C-TiB2-Al复合材料组织与力学性能的影响

通过在B4C-TiB2预烧体中真空熔渗Al制备了B4C-TiB2-Al复合材料,研究了TiB2含量对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明: B4C-TiB2-Al复合材料主要由B4C,TiB2,Al和Al3BC等相组成;随着TiB2含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当TiB2含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.32%,80.3,559.4 MPa和7.83 MPa·m1/2;延性Al的加入,裂纹的偏转和分叉、B4C和TiB2晶粒的细化以及B4C基体和TiB2晶粒热膨胀的不匹配,是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.     

Sintering densification and properties of Al2O3／PSZ （3Y） ceramic composites

1　INTRODUCTIONAl2 O3ceramicsisoneofthewide spreadingma terialsbecauseitholdsgoodfeaturessuchasresistancetohightemperature ,oxidation ,corrosionandabra sion .However ,thebrittlenatureofAl2 O3ceramicshaspromptedustoexploreavarietyofapproachestoenhanceitsfracturetoughness .SinceGarvieetal[1]advancedatheoryin 1975 ,thatistoimprovethefracturetoughnessandflexuralstrengthofZrO2 ce ramicswithmartensitictransformation ,ZrO2 hasbeenreceivingconsiderableattention .AddingMgO ,CaO ,Y2 O3andCeO2…     

2％C／MoSi2复合材料的组织结构与性能

采用热压烧结工艺制得了2％C／MoSi2（质量分数）复合材料,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果:C／MoSi2复合材料由大量的MoSi2、多量的Mo5Si3和少量的β－SiC组成,其硬度Hv为1060,抗弯强度为470MPa,断裂韧性为5．12MPa.m^1/2,800℃的硬度Hv为750,1200℃的抗压强度为450MPa,1400℃的抗压强度为142MPa;在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能,材料的电阻率为349n.m。与纯MoSi2相比,2％C／MoSi2复合材料在硬度、抗弯强度、断裂性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。     

燃烧合成-热压制备Al_2O_3-TiC-ZrO_2纳米复合陶瓷的力学性能与显微结构

以ＴｉＯ２,Ａｌ;Ｃ,纳米 ＺｒＯ２粒子为原料,利用燃烧合成－热压工艺制备了Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－ＺｒＯ２纳米复合陶瓷．添加ＺｒＯ２可使 Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ断裂方式由沿晶断裂转变为穿晶断裂．ＺｒＯ２纳米粒子弥散于基体中,其周围产生的应力集中可引发位错,起到亚晶界的作甲,并可使位错钉扎、堆积,阻碍位错运动,从而使复合陶瓷的力学性能得到明显改善：抗弯强度为７０６ＭＰａ,提高幅度达１９．８％;断裂韧性为 ６．３ ＭＰａ·ｍ１／２,提高幅度１８．９％;洛氏硬度为 ９４．４．     

颗粒增强铝基复合材料断裂韧度研究

采用搅熔复合法制备颗粒增强铝基复合材料．对复合材料断裂韧度进行了测试。系统研究了影响该材料断裂韧度的各种影响因素：结果表明：在增强相加入量相同时．采用Sic颗粒复合材料的断裂韧度比Al2O3的影响显著，而增强颗粒质量分数越高．则复合材料的断裂韧度越低．增强颗粒尺寸越小，复合材料断裂韧度值越大。热处理状态对断裂韧度也有较大影响，人工时效比自然时效状态下的断裂韧度高。     

Al_2O_3-TiB_2陶瓷刀具材料的切削性能研究

本文实验研究了Al_2O_3－TiB_2陶瓷刀具LP1切削淬火钢和铸铁时的切削性能。结果表明：TiB2的含量对刀具的耐磨性有较大的影响．这种刀具材料的耐磨性能明显优于目前广泛应用的其它Al2O3系陶瓷刀具材料．     

XD合成Al_2O_3,TiB_2/Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明 ,在Al TiO2 B体系中 ,以一定的加热速率加热至 10 73K左右时 ,Al与TiO2 之间首先发生铝热反应 ,反应产生出活性钛原子并形成Al Ti B反应系 ;AlB2 和Al3 Ti均系反应中间产物 ,AlB2 在 12 0 0K左右时分解为Al和B ,Al3 Ti被B还原 ,当B的加入量 (摩尔 )是TiO2 的两倍左右时 ,Al3 Ti基本消失 ,最终生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。