ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷显微结构和性能

热压合成制备ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷.显微结构和力学性能测试分析表明复合陶瓷中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合陶瓷断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特征.ZrO2/MoSi2纳米复合与MoSi2陶瓷相比综合力学性能较好.     

SiC(W)/ZrO2(P)协同复合MoSi2陶瓷磨损特性的研究

在无润滑条件下测定了SiC（W）/ZrO2（P）协同复合MoSi2陶瓷的磨损特性曲线,并对其磨损特征进行了分析.结果表明,随着SiC晶须以及ZrO2纳米颗粒含量的提高,MoSi2-SiC（W）/ZrO2（P）复合陶瓷的磨损特性由单纯的磨粒磨损逐渐转变为磨粒磨损和粘着磨损的混合.ZrO2纳米颗粒的加入有利于提高复合陶瓷的韧性,SiC晶须的加入有利于提高复合陶瓷的硬度,复合陶瓷的整体耐磨性主要由硬度和韧性共同决定.SiC（W）/ZrO2（P）协同复合作用使得MoSi2复合陶瓷的耐磨性得以明显改善.     

SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷磨损特性的研究

用磨损对比试验对无润滑条件下SiCp/ZrO2-MoSi2纳米复合陶瓷的磨损特性进行了分析.结果表明,加入SiC/ZrO2纳米颗粒能明显改善MoSi2陶瓷的室温耐磨性,复合陶瓷磨损特性与SiC/ZrO2纳米颗粒在基体中的体积分数有关;加入ZrO2使复合陶瓷的磨损特征倾向于粘着磨损,加入SiCp则使复合陶瓷的磨损特征倾向于磨粒磨损.ZrO2含量较高的纳米复合陶瓷在磨损中期呈现更好的耐磨性,而SiCp对耐磨性的提高则体现在磨损的后期,纳米复合陶瓷的整体耐磨性由硬度和韧性共同决定.     

包覆型ZrO2复合Al2O3基陶瓷

用表面被覆3 mol%Y2O3的纳米ZrO2复合Al2O3基陶瓷,研究包覆型ZrO2对Al2O3基陶瓷显微结构及对力学性能的影响.包覆型纳米ZrO2的加入,可改善Al2O3基陶瓷的显微结构.在ZrO2加入量达到9ψ/%时,ZrO2可有效阻碍Al2O3晶粒的异常长大,获得了细晶结构的陶瓷材料.包覆型ZrO2复合Al2O3基陶瓷材料的韧化机制不同于微米级ZrO2复合的材料,主要是通过残余应力场增韧,而不是相变增韧.     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试 ,初步探讨了ZrO2 SiC颗粒对MoSi2 基体材料的强韧化效果和机制。结果表明 ,材料复合具有较好的强韧化协同效应 ,复合材料中ZrO2 相和少量SiC颗粒在基体的间层作用 ,可抑制MoSi2 晶粒长大 ;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征 ;ZrO2 SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高 ,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试,初步探讨了ZrO2+SiC颗粒对MoSi2基体材料的强韧化效果和机制.结果表明,材料复合具有较好的强韧化协同效应,复合材料中ZrO2相和少量SiC颗粒在基体的间层作用,可抑制MoSi2晶粒长大;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征;ZrO2+SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧.     

纳米SiC和添加剂ZrO2对Al2O3基纳米复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用极性分散剂,在微米Al2O3基体中加入微米ZrO2和纳米SiC颗粒,用真空热压法制备出了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并研究了微米ZrO2和纳米SiC的添加对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织及其性能的影响.结果表明:与纯Al2O3比较,适量微米ZrO2和纳米SiC颗粒的加入阻碍了Al2O3晶粒的长大,使复合陶瓷的显微组织非常细小,纳米复合陶瓷烧结后的力学性能大大提高.     

纳米ZrO2颗粒增强MoSi2基复合材料的显微组织和力学性能

利用放电等离子烧结法(SPS)制备了MoSi2-ZrO2复合材料,研究了纳米ZrO2颗粒数量对MoSi2基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,在MoSi2基体中加入纳米ZrO2颗粒,能细化基体晶粒,改善力学性能;随着ZrO2含量的增加,复合材料的抗压强度随之增加,硬度和断裂韧性先增后减;当ZrO2含量为20%时,室温抗压强度、硬度以及断裂韧度分别为1857 MPa、1235 HV0.5和6.8 MPa·m1/2,与纯MoSi2相比,分别提高102%、19.8%和116%;经500℃氧化300 h后,复合材料氧化后的质量增加量是纯MoSi2的1/10左右.     

燃烧合成—热压制备Al2O3—TiC—ZrO2纳米复合隐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,起到亚晶界的作用,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706 MPa,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.     

纳米复合涂层ZrO2/0.05w(Al2O3)力学性能的Weibull分布特性

采用等离子喷涂方法制备了掺杂纳米Al2O3的ZrO2纳米陶瓷复合涂层（NCC）。并参照ZrO2传统涂层（MCC），探究了涂层显微硬度与微观组织结构的关系。试验数据显示，纳米复合陶瓷涂层表面与断面的平均显微硬度值均明显高于传统涂层；两者的Weibull分布均呈各向异性和分散性，但纳米复合陶瓷材料的分布较集中。通过TEM分析进一步表明，纳米复合涂层组织的明显细化、纳米Al2O3颗粒在ZrO2涂层中的弥散分布、微裂纹（微孔）韧化、晶内／晶间强化是NCC具有优异的力学性能的主要原因。     

ZrO2(n)、SiC(W)的分散及与MoSi2基质的均匀混合工艺研究

通过沉降实验并借助SEM观察探讨了不同分散剂、不同分散介质对纳米ZrO2颗粒分散效果的影响。介绍了SiC晶须分散工艺,探讨了多相悬浮液混合法制备ZrO2(n)／MoSi2复合粉体及SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉体的均匀混合工艺。结果表明：以PEG为分散剂、水为分散介质可以有效地分散纳米ZrO2并能与基体MoSi2粉末均匀混合;通过调节乙醇悬浮液的pH值,可将SiC晶须均匀分散在ZrO2(n)／MoSi2复合粉体中,获得分布均匀的SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉。     

原位反应热压复合SiCP/MoSi2的显微结构与力学性能

以Mo粉、Si粉和C粉为原料，采用湿法混合和原位反应高温热压一次复合工艺制备了不同配比的SiCp/MoSi2复合材料，研究了该种工艺原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体显微结构和室温力学性能的影响。结果表明：原位反应生成的适量SiC颗粒可以细化基体晶粒，改善其力学性能，与同样工艺下制备的纯MoSi2相比，含40vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温抗弯强度是其3.4倍，含50vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温断裂韧性是纯MoSi2的1.5倍；该种工艺的强化机制为细晶强化和弥散强化，韧化机制为细晶韧化。     

超重力下合成Al2O3/YSZ复合陶瓷的组织与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,进行超重力下燃烧合成,制备出Al2O3/YSZ系列成分自生复合陶瓷板材,并对陶瓷结构转变与力学性能进行了研究.共晶成分自生复合陶瓷基体主要是以亚微米ZrO2纤维镶嵌于Al2O3上的共晶团构成,亚共晶成分自生复合陶瓷因发生离异共晶生长,其基体为ZrO2相分布于其边界上的Al2O3晶构成,过共晶成分自生复合陶瓷基体则为ZrO2正方相细小球晶构成.共晶成分的自生复合陶瓷因共晶团基体上高残余压应力与小尺寸共晶团边界,其硬度达至最高值16.7 GPa;而过共晶成分的自生复合陶瓷因ZrO2正方相球晶相变增韧及相变诱发微裂纹增韧,其断裂韧度达至最大值14.6 MPa·m(1)/(2).     

La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为

通过自蔓延高温合成了稀土协同Mo5Si3复合强韧化MoSi2的复合粉末,研究了La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的室温力学性能和高温氧化特性。结果表明:与纯MoSi2相比,稀土和Mo5Si3细化了材料的晶粒,提高材料的室温弯曲强度和断裂韧性,其强化机制为细晶强化,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转、裂纹分支和微桥接;当Mo5Si3含量不超过30%(摩尔分数)时,随着Mo5Si3含量的增加,材料的抗氧化性能降低,而RE-40%Mo5Si3/MoSi2(摩尔分数)复合材料出现粉化现象;RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性的降低,主要是由于Mo5Si3较差的抗氧化性、材料致密度的降低以及晶粒细化的结果;0.8%稀土(质量分数)协同5%Mo5Si3(摩尔分数)的RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料具有较好的综合力学性能和高温抗氧化特性。     

纳米组织锆合金氧化过程中ZrO2晶粒生长特性

研究了673 K,10.3 MPa条件下纳米锆合金氧化膜中ZrO2晶粒尺寸长大规律.结果表明,在纳米结构基底上形成的ZrO2,晶粒尺寸均小于在粗晶基底上所形成的ZrO2晶粒尺寸;在纳米结构基底上形成的ZrO2晶粒长大速率小于在粗晶基底上所形成的ZrO2晶粒长大速率.组织纳米化促进了更小尺寸ZrO2的形成,影响了ZrO2晶粒长大动力学过程.     

SiC(w)-ZrO2改性MoSi2复相陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC(W)-ZrO2-MoSi2复相陶瓷,利用X射线衍射仪、图像分析仪、透射电镜对复相陶瓷试样组织结构进行了研究,探讨了SiC(W)-ZrO2协同作用对MoSi2陶瓷性能的影响.结果表明:纳米ZrO2颗粒的加入对材料的细化作用较SiC晶须明显,复相协同作用细化效果更好.SiC(W)-ZrO2协同作用的综合机制有利于提高复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,ZrO2量的增加对提高复相陶瓷断裂韧性的作用更明显;ZrO2粒子钉扎位错,导致可动位错绕过,强化材料基体.弥散分布的SiC晶须阻碍位错运动,使位错缠结、交割,阻碍晶界迁移;粒子周围出现孪晶以及SiC晶须引起的层错,阻碍其晶粒长大.     

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷SHS制备与显微结构

通过在(CrO3+Al)燃烧体系添加ZrO2(4molY2O3)组元,利用SHS技术可以制备具有亚共晶、共晶和过共晶成分的Al2O3 ZrO2复相陶瓷。复相陶瓷基体组织主要由层片状和纤维状共晶组织所构成。在亚共晶成分复相陶瓷中,纤维状共晶组织体积分数较高,ZrO2纤维直径已达到纳米/微米尺度;在过共晶复相陶瓷中,层片状共晶组织体积分数较高,Al2O3 ZrO2两相层片间距基本在亚微米范围内。基于燃烧合成与凝固理论分析可认为,本试验所获得的复相陶瓷是通过SHS原位结晶及在大过冷条件下、熔体发生共生共晶反应生成的。所以在本试验条件下,只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米/微米级尺度上的1 3复合的Al2O3 ZrO2纳米/微米晶内型复相陶瓷。     

Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料的力学性能与微观结构

采用真空热压工艺制备了添加纳米ZrO2和微米WC的Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料,并研究了材料的力学性能与微观结构。结果表明:在纳米ZrO2添加量为5%、微米WC添加量为9.6%(质量分数,下同)时,Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料的综合力学性能较好,抗弯强度为1014MPa,断裂韧性为7.25MPa·m1/2,硬度为15.57GPa,其抗弯强度和断裂韧性比未添加纳米ZrO2与微米WC的Ti(C,N)基金属陶瓷材料分别提高了3.5%和18.1%。材料断裂模式为以穿晶断裂为主的穿晶/沿晶断裂混合模式。"晶内型"纳米结构弥散增韧、纳米ZrO2相变增韧以及裂纹桥联、裂纹偏转是其主要的增韧补强机理。     

超重力下燃烧合成Al2O3／ZrO2的成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,在超重力下燃烧合成制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系.XRD、SEM与EDS分析表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,其周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的αAl2O3晶及少量的共晶团组织.与国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),Al2O3/33ZrO2(4Y)复合陶瓷比较强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但弯曲强度与断裂韧度却比国外同类材料分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致.     

热处理温度对非晶晶化法制备ZrO2-Mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响

采用非晶原位晶化法从Si-Al-Zr-O(SAZ)系非晶中制备ZrO2-mullite纳米复相陶瓷.用XRD、IR和SEM技术对前驱体非晶以及晶化后试样进行表征,并着重研究热处理温度对ZrO2-mullite纳米复相陶瓷结构与力学性能的影响.结果表明,前驱体SAZ非晶经960℃热处理开始析出t-ZrO2晶体,1000℃时莫来石晶相形成.试样经低温950～1000℃和高温1100～1250℃梯度热处理后,t-ZrO2、mullite成为主晶相,同时生成c-SiO2.其中低温阶段的核化温度对陶瓷试样的显微结构和断裂韧性产生重大影响.当核化温度由950升至1000℃时,纳米颗粒明显增大,断裂韧性急剧下降;而高温阶段的晶化温度对力学性能影响相对较小.随着晶化温度的升高,试样的断裂韧性和抗弯强度均先略有增加随后下降.试样经950℃核化、1150℃晶化后取得最佳力学性能:断裂韧性5.13 MPa·m1/2和抗弯强度521 MPa.