哈工大研制成功纳米陶瓷涂料

一种高性能精细纳米陶瓷喷漆材料在哈工大研制成功。该材料解决了陶瓷涂层韧性低和抗热震能力差两大难题，其主要性能指标已达到世界领先水平。     

多功能复合陶瓷涂层的组织与性能研究

本工作试验研究了用于机械,尤其是石油化工机械中的具有耐磨、耐蚀和耐热等多功能的陶瓷涂层。以氧化铬为研究对象,采用等离子喷涂技术,研究解决热喷涂陶瓷涂层中的三个主要问题,即涂层中的残余应力、微孔洞和层间界面的弱结合。为此,系统研究了喷涂工艺参数波动、涂层结构和添加剂对氧化铬陶瓷涂层组织和性能的影响及其相互关系;涂层的热震、磨损和腐蚀失效规律和机制;建立了陶瓷涂层抗热震失效寿命的表达式。结果表明,影响涂层性能最重要的工艺参数为电弧电流,其次为涂层厚度。从基体到陶瓷层,通过涂层成分逐渐变化可以制备梯度涂层,并且多层复合涂层的综合性能优于双层涂层,其中,四层阶梯复合涂层的综合性能最佳,其次是五层梯度涂层。在氧化铬材料中,加入3.0％氧化铈,可降低涂层中的孔隙率和孔洞尺寸,从而提高氧化铬涂层的综合性能;陶瓷涂层热震失效的本质为热疲劳失效。在滑动磨损条件下,涂层的磨损失效主要是循环接触应力导致的疲劳磨损。涂层的腐蚀失效是陶瓷层自身的化学腐蚀和粘结结层/基体界面的电化学腐蚀。试验结果证实了涂层热震失效寿命定量表达式的有效性和适用性。首先提出并定义的临界热震温差范围可作为评价涂层抗热冲击性能的指标和使用依据。     

纳米氧化锆对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

本工作以高纯氧化镁粉、纳米单斜氧化锆粉为原料,通过配料、成型,分别在1 350℃、1 450℃、1 550℃保温2 h后烧结,制备了氧化镁陶瓷试样。研究了单斜氧化锆加入量、烧结温度对氧化镁陶瓷的烧结性能和抗热震性的影响。结果表明:加入纳米单斜氧化锆可以提高氧化镁陶瓷的显微结构均匀性,降低烧结温度和促进试样的致密化;加入纳米单斜氧化锆的试样通过微裂纹增韧、相变增韧以及微裂纹偏转增韧提高氧化镁陶瓷的抗热震性。加入12%(质量分数)的纳米单斜氧化锆的样品在1 450℃烧结而成的试样的抗热震性最优。     

中国科学院力学研究所仿生材料研究取得新进展

对材料的结构和性能进行仿生设计、以获得满足某些特定服役环境要求的工程材料是目前材料研究中的热点之一。最近,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室（LNM）“生物及仿生材料力学”课题组的宋凡研究员、许向红副研究员和邵颖峰助理研究员及其合作者,用等离子刻蚀和酸腐蚀的办法,在陶瓷表面成功引入了仿蜻蜓翼表面纳米结构,使陶瓷表面的水接触角提高五十度以上成为超疏水表面,有效地提高了陶瓷材料的抗热震性。     

含h-BN复相陶瓷制备及性能研究进展

陶瓷材料密度低、抗腐蚀性及耐磨性良好,但是其硬而脆导致加工困难、抗热震性差。h-BN具有弹性模量低、硬度低的特点,其可加工性能和抗热震性能优异。将h-BN引入陶瓷基体制备含h-BN复相陶瓷,能够有效改善陶瓷材料的可加工性能和抗热震性。对含h-BN复相陶瓷的材料体系、制备工艺和性能的研究一直备受关注。本文以h-BN的引入方式为分类依据较全面地总结了含h-BN复相陶瓷的制备方法。本文对引入h-BN后所制备的含h-BN复相陶瓷的常规力学性能、抗热震性、可加工性、透波性、摩擦磨损等性能的影响进行了综述;对含h-BN复相陶瓷的制备及性能研究中存在的问题进行了概括,并对该材料体系的研究方向提出了建议。     

基于高抗热震性能的陶瓷刀具材料的微观结构设计

本文以现有的抗热震断裂和抗热震损伤的评价理论为基础，通过对材料中微裂纹的长度进行预测，从而实现了对陶瓷刀具材料的抗热震性能的微观结构设计。根据此理论对现有材料的抗热震性能的进行预测，预测结果与实际的测量结果相符，验证了该理论的正确性。     

陶瓷基复合材料研究进展

概况由于高技术对材料的苛求,推动了新材料的发展。复合材料具有能发挥其组成原材料的协同作用,同时又有很大的材料设计自由度,因而具有良好的发展前景。用纤维来补强陶瓷很早就被人们所注意。在早期的工作中,就已经发现纤维加入到陶瓷可以补强和改善陶瓷的抗热震性能,     

抗热震陶瓷研究进展

简单介绍了陶瓷材料抗热震性的评价方法，分析了陶瓷材料改善陶瓷抗热震性途径，综述了各种抗热震陶瓷的性能以及主要用途。     

晶须及颗粒增韧氧化铝基陶瓷复合材料的抗热震性能

对Ａl2O3-SiCw和Ａl2O3-TiCp陶瓷基材料的抗热震笥能进行测试和分析,结果表明：Ａl2O3-SiCw和Ａl2O3-TiCp陶瓷在复合材料基体相比抗热震性能均有较大幅度的提高,其中,Al2O3-SiCw复合材料显示出更为优越的抗裂纹扩展能力与抗循环热震性能,材料增韧效果的差异是产生这一现象的主要原因。     

Fe3Al-Al2O3陶瓷梯度涂层性能研究

利用等离子喷涂制备了不同成分设计的多种Fe3Al-Al2O3陶瓷复合涂层，采用金相显微镜、SEM、XRD及电子探针等手段，研究了涂层的微观组织及成分分布，并对涂层的结合强度、显微硬度及抗热震性能进行了试验研究。结果表明，Fe3Al过渡层的引入可有效地改善涂层的质量，Fe3Al金属间化合物是钢基体上制备陶瓷涂层较为理想的过渡材料。涂层成分的梯度化有利于涂层结合强度和抗热震性能的提高。     

SiC/BN层状陶瓷的抗热震性能研究

采用水中急冷法研究了SiC/BN层状陶瓷的抗热震性能,并同SiC块体陶瓷作比较.实验结果表明SiC/BN层状陶瓷的热震断裂临界温差ΔTc为300℃,略低于SiC块体陶瓷的抗热震断裂临界温差.当热震温差ΔT >ΔTc 时,SiC/BN层状陶瓷的热震剩余强度的下降趋势明显比块体陶瓷的下降趋势缓慢.这同热震断裂和热震损伤理论计算的热震参数R和R的结果相一致.这表明:与SiC块体陶瓷相比,SiC/BN层状陶瓷的热震裂纹形核阻力略有降低,但热震裂纹扩展阻力却大大提高.分析认为BN弱界面对裂纹的吸收和偏转是材料断裂能提高的主要原因,断裂能的提高有利于材料热震阻力的提高.     

连续束焊机焊丝嘴用碳陶瓷复合材料的研究

介绍了连续束焊机焊丝嘴用碳陶瓷复合材料的制备工艺及性能，结果表明，该材料具有较高的抗弯强度、断裂韧性和硬度值，而且还有良好的导电、导热、抗氧化及抗热震性能和减磨耐磨特性。用该材料制备的焊丝嘴，克服了使用原铜合金嘴焊接时的卡丝、咬丝、熔结等现象。焊缝质量稳定，焊丝嘴使用寿命较原铜嘴提高３￣５倍。     

热浸镀与微弧氧化复合处理20钢的表面性能

为提高舰船发动机排气管用20钢基材耐腐蚀等表面性能,采用热浸镀铝与微弧氧化技术复合处理形成铝-陶瓷复合层,采用显微硬度计、扫描电镜、多功能材料表面性能测试仪、电化学工作站等表征复合层显微硬度、耐磨、耐腐蚀和抗热震等表面性能。结果表明:复合层至基体间结构层硬度分布呈硬-软-硬-软的间断区域性分布特点;铝-陶瓷复合层的耐磨性优于铝镀层和20钢基体;与20钢基体相比,铝镀层和复合陶瓷层的全浸泡腐蚀失重值下降,腐蚀反应极化电阻增加,腐蚀电压增大,腐蚀电流密度减小,尤其是复合陶瓷层的耐腐蚀性显著提高,耐盐雾能力达1 000 h;陶瓷复合层在600℃下热震次数可达130次,层间界面结合紧密。     

基于第一抗热震因子的BN纳米管/Si_3N_4复合材料抗热震性能评价

利用Kingery抗热震断裂理论构建了BN纳米管(BNNTs)强韧化陶瓷复合材料的第一抗热震因子模型,通过真空热压烧结法制备了四组BNNTs含量分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的BNNTs/Si_3N_4复合材料,并采用水浴淬冷法和三点弯曲法测试了复合材料的抗热震性能(震后弯曲强度和临界热震断裂温差)。测试结果验证了在急剧加热和急剧冷却条件下第一抗热震因子模型的正确性。结果表明:添加BNNTs使BNNTs/Si_3N_4复合材料第一抗热震因子增大,抗热震性能提升。分布在晶界上的BNNTs起到裂纹钉扎、桥联和裂纹偏转作用,增加了裂纹扩展的阻力;纳米管孔隙的存在改变了裂纹扩展路径,提高了BNNTs/Si_3N_4的断裂韧度,从而有效提高了其抗热震断裂能力。     

Al2O3-TiC复合陶瓷切削刀具的研制

以Al2O3 -TiC复合陶瓷为对象,对其配方组成、制备工艺、显微结构及刀具成型工艺、切削性能等进行了研究试验,认为工程陶瓷材料(尤其是氧化铝基陶瓷材料)用作切削刀具材料的关键在于提高其强度与韧性.结果表明:Al2O3-TiC复合并引入适量的金属相,辅之以细晶强化、热压烧结等手段,将有效提高其强度与韧性,改善其抗热震性能,并在此基础上研制出了具有较强适应性的ATM复合陶瓷刀具.     

压痕-急冷法测定增韧氧化铝基陶瓷复合材料的抗热震性能

采用压痕-急冷法测试了Al2O3-SiCw，Al2O3-ZrO2和Al2O3-TiCp三种陶瓷基复合材料的抗热震性能，并与急冷强度法测试结果进行了对比分析。实验结果表明，两种方法之间存在一致性。三种陶瓷基复合材料与基体Al2O3相比抗热震性均有较大幅度的提高，其中Al2O3-SiCw复合材料显示出最为优越的抗裂纹扩展能力与抗循环热震性能。材料的增韧效果是产生这一现象的主要原因。压痕-急冷法与急冷强度法相比免去了热震后的强度测试，具有使用试样数目少，数据具有统计效应，可直接观测裂纹扩展等优点。     

[NZP]结构功能材料的性能

本文介绍了［ＮＺＰ］陶瓷的各向异性、力学性能、热膨胀行为、抗热震性、离子导电、离子交换、氧化还原和光学等性能，探讨［ＮＺＰ］材料在热负荷环境下的使用和作为隔热材料、固体电解质、抗辐射、催化载体、精密尺寸控制和高温光学窗口材料的应用前景．     

常规和纳米ZrO_2-7%Y_2O_3等离子喷涂热障层及其激光重熔后的抗热震性能

为了探讨激光重熔对等离子喷涂常规和纳米热障涂层(TBCs)的影响,采用等离子喷涂工艺在γ-TiAl合金表面制备了常规和纳米ZrO2-7%Y2O3TBCs,并对其进行激光重熔处理,研究了等离子喷涂常规TBCs、激光重熔-等离子喷涂常规TBCs、等离子喷涂纳米TBCs及激光重熔-等离子喷涂纳米TBCs 4种涂层在850℃下的抗热震性能。结果表明:4种TBCs热震失效次数依次为73,118,146,163次,相应的热震破坏形式分别为整体剥落、局部剥落、边角剥落和局部剥落;纳米结构有利于提高涂层的抗热震性能;激光重熔在一定程度上改善了等离子喷涂层的抗热震性能。     

BN对Sialon复相陶瓷性能的影响

本文分析讨论了不同 BN 含量对热压 BN-Sialon 复相陶瓷材料力学性能及热学性能的影响。结果表明,BN 粉末的加入极大地提高了 Sialon 陶瓷的抗热震性,并使材料的高温强度有所提高。     

可加工Al2O3/BN纳米复合材料的抗热震性能

通过原位化学包覆工艺制备的可加工Al2O3/BN纳米复合材料,其抗热震性能明显优于Al2O3基体材料.热震温差△Tc从195℃提高到约395℃,抗热震损伤性能也得到相应的改善.高的抗热震断裂性能源于材料的弹性模量的大幅下降和保持了较高的强度;而优良的抗热震损伤性能则是因为具有弱层间结合的BN易产生大量的微裂纹,屏蔽了热弹性应变能,从而使热震裂纹趋向于准静态扩张.