Ti对C—B4C—SiC复合材料显微结构与性能的影响

本文就烧结助剂Ｔｉ对Ｃ－Ｂ４Ｃ－ＳｉＣ碳／陶复合材料显微结构与性能的影响进行了研究，Ｘ射线衍射表明Ｔｉ在烧结温度下与Ｂ发生反应在晶界生成ＴｉＢ２，并产生液相，有效地促进了Ｃ－Ｂ４Ｃ－ＳｉＣ复合材料的烧结，抑制了晶粒的长大，使复合材料密度与强度大幅度地增加，电阻率下降，同时ＴｉＢ２的氧化时生成致密的ＴｉＯ２，包裹子易氧化的Ｂ４Ｃ和Ｃ，使制品难氧化，从而大大提高了制品的抗氧化性能。     

C／C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系

对化学气相渗透（CVI）C／C复合材料在偏振光下的显微结构（偏光显微结构）类型、结构的形貌特征及对应炭的基本物理性能、材料的制备工艺参数－结构－性能之间的关系进行了综述。C／C复合材料具有三种基本偏光显微结构,即RL、SL和ISO。这三种基本偏光结构的炭对应于不同的形貌特征,可从消光十字形、旋光性、光学反射性、生长特征、表面织构、择优取向性和环形裂纹等特征将其分辨出来。工艺参数对沉积炭偏光显微结构的影响没有一成不变的规律可循,影响因素除了温度、压力、气体成分、气体流速外,还与炉子的几何尺寸及试样的堆积尺寸有关,对不同的CVI体系,都应当摸索出一套适合其运行的最佳工艺参数。C／C复合材料的偏光显微结构与材料的性能有着密切的联系,不同的结构下,材料的物理性能、力学性能和热性能都表现出明显的差异。通过归纳与分析,获得了对C／C复合材料偏光显微结构全面、系统的认识,明确了它在C／C复合材料研究中的重要性,为制备具有单一、均匀偏光显微结构及所需性能的C／C复合材料指明了方向。     

二维C/SiC复合材料连接的显微结构与性能

采用Ni基连接剂作为中间层在1300℃、真空条件下对二维纺织C/SiC复合材料用液相渗透法进行了加压连接，所旋压力为20MPa，连接保温时间分别为15，30，45，60min。用扫描电镜SEM及能谱分析了连接情况，结果表明所采用Ni基连接剂与C/SiC复合材料有较好的润湿性，Ni基连接剂熔融后可进入复合材料的孔隙。接头三点弯曲强度可达60MPa。     

TiC对C—SiC—B4C复合材料氧化行为的影响

研究了ＴｉＣ的添加对Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料氧化行为的影响，实验发现１５７３Ｋ处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料的抗氧化性能优于未加ＴｉＣ的复合材料，氧化失重随着ＴｉＣ添加量的增大而减小；更高温度处理的Ｃ－ＳｉＣ－Ｂ４Ｃ复合材料在低温氧化时表现为少量增重，１１００Ｋ以下基本无失重，而高温氧化速率则有所增加，特别是２６７３Ｋ处理的复合材料的最终氧化失重是１５７３Ｋ处理复合材料失重的６倍，失重主要发生在１２００～１４００Ｋ。Ｘ射线衍射发现，高温处理使复合材料中的Ｂ４Ｃ与ＴｉＣ发生反应生成ＴｉＢ２，减缓了Ｂ４Ｃ的氧化速率，使之在１１００～１４００Ｋ不能产生足够的液相Ｂ２Ｏ３，没有起到有效封闭炭材料裸露面而阻止氧的扩散的作用。１４００Ｋ以上的氧化失重速率受热处理温度的影响不大，主要是由于生成的ＴｉＢ２大量氧化，生成Ｂ２Ｏ３液相，以及ＳｉＣ大量氧化生成ＳｉＯ２，从而对复合材料起到保护作用。ＳＥＭ形貌观察与上述结论一致。     

Cr-Si复合涂层C/SiC复合材料的显微结构与性能

对SiC/Cr-Si复合涂层C／SiC复合材料的结构和抗氧化性能进行了研究,并与SiCi涂层C／SiC复合材料的结构和性能进行了对比。前者在1000－1500℃内表现出较好的抗氧化性能,这是由于SiC涂层表面的缺陷被Cr-Si涂层填充。由于涂层之间的热膨胀系数相关较大,复合涂层C／SiC复合材料在500－700℃内的抗氧化性较差。     

AIN和B对热压烧结Cf／SiC复合材料性能的影响

研究了烧结助剂ＡＩＮ和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时，Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性，继续增加Ｂ的用量至１ｗｔＴ，虽能大幅度提高材料的强度，但使复合材料的裂韧性大大降低。     

碳相含量对C—SiC—TiC—TiB2复合材料结构和力学性能的影响

研究了碳相含量对原位合成的碳／陶复合材料（Ｃ－ＳｉＣ－ＴｉＣ－ＴＩＢ２）的结构和性能的影响。结果表明：随着碳含量的增加，材料的 度下降，材料的烧结温度应随着碳含量增加相应提高，才能获得致密的碳／陶复全材料。     

SiCf/SiC复合材料的显微结构和抗氧化性能

采用热梯度强制流动化学气相渗积(FCVI)工艺制备了连续SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料.渗积分两步进行,第一步先等温渗积裂解碳用为界面层.第二步热梯度强制流动渗积SiC.利用X射线衍射分析、电镜等手段研究了复合材料的显微结构,结果表明:FCVI制备的SiC基体为β-SiC,具有亚向微米级的晶粒结构,结晶度良好.测定了复合材料的强度和断裂韧性,研究了复合材料的抗氧化性能.结构表明:裂断碳界面层的氧化物是复合材料力学性能恶化循环化的主要原因.试样表面涂覆SiC涂层可以避免复合材料力学性能恶化.     

树脂炭含量对C／C复合材料性能的影响

研究了密度为0.86g/cm^3的整体毡C/C坯体（CVD致密后）随着浸渍致密次数的增加,C/C复合材料的密度、开孔率、压缩强度和弯曲强度的变化规律,研究结果表明：针刺整体毡C/C复合材料随树脂8浸渍炭化致密次数的增加,密度增加值越来越小,开孔率随浸渍炭化次数增加的降低趋于缓和。随着浸渍致密C/C复合材料的密度增加,压缩强度相应增加,弯曲强度从第二次浸渍炭化后趋于稳定,同时对C/C复合材料的微观结构进行了分析。     

三维针刺C/SiC复合材料显微结构演变分析

以三维针刺碳毡作为预制体,采用树脂浸渍-热解工艺制备C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渍法(Reactive melt infiltration,RMI)对C/C多孔体分别浸渗Si和Si-Mo合金制备C/SiC复合材料。首先研究了C/C多孔体制备过程中的显微结构演变。结果表明,浸渍过程中树脂主要填充在纤维束内小孔隙中,热解后裂纹增多,生成网格状C/C亚结构单元;高温热处理使C/C复合材料裂纹进一步扩展,石墨化度提高,束内闭气孔打开,从而为RMI渗Si提供通道。然后对C/C多孔体分别渗Si和Si-Mo合金所得材料的物相组成和显微结构进行对比分析。发现纯Si浸渗得到的复合材料残余Si较多,束内纤维受损严重;而浸渗Si-Mo合金可以减少残余Si含量,束内纤维受损轻微,仍保持着完整的C/C亚结构单元。     

制动用C/C-SiC复合材料摩擦学性能研究现状

C/C-SiC复合材料是高速制动材料的优良候选材料。摩擦磨损性能是衡量制动材料的主要性能指标,也是制约材料进一步应用的主要因素。主要从材料微观结构和成分以及工况条件对C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能的影响两方面阐述了C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的研究现状;分析了影响C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的主要材料因素和工况条件;讨论了各自影响机制;并提出了进一步提高C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能和使役安全所需解决的问题。     

SiC含量对机械合金化-热压制备B4C-SiC复合陶瓷的影响

以B₄C、SiC粗粉为原料, 采用机械合金化辅助热压烧结工艺, 在不添加任何助烧剂的情况下于1950℃制备出致密的B₄C-SiC复合陶瓷。通过对烧结样品进行相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性测试, 研究SiC含量对复合陶瓷力学性能的影响; 结合XRD、SEM和TEM对样品进行组分和微观结构分析, 研究其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明: 复合陶瓷的相对密度和断裂韧性随SiC含量的增加而增大, 当SiC含量为50wt%时获得最大值为96.1%和4.6 MPa•m^1/2; 复合陶瓷的硬度和抗弯强度随SiC含量的增加呈先增大后减小的趋势, 在SiC含量为20wt%时获得最大值25.5 GPa和480 MPa。SiC相均匀分布在B₄C基体中使得复合陶瓷具有较高的强度; B₄C与SiC之间好的界面相容性以及SiC的高断裂韧性是该B₄C基复合陶瓷韧性得到显著提高的原因。     

BZT与CT复合微波陶瓷的结构和性能

采用预成瓷的方法,得到单斜类锆钙钛矿相Bi2(Zn1/3Ta2/3)2O7(β-BZT)和钙钛矿相CaTiO3(CT)的粉末,分别作为正负温度系数组元制备复相零温度系数微波陶瓷.预成瓷法可以抑制两相固溶反应,有效降低复相陶瓷烧结温度.采用复相方法可以调节温度系数,特别是在940℃烧结的CT含量为5%的样品,其介电常数εr=73.3(1MHz),温度系数αε=27×10-6/℃.     

钛网添加对镁/铝复合板微观组织和力学性能影响研究

目的 有效抑制镁/铝复合板界面处金属间化合物的形成。以钛网为中间金属夹层,研究它对镁/铝复合板微观组织和力学性能的影响。方法 利用复合轧制技术制备以钛网为中间金属夹层的镁/铝-钛复合板,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机等对复合板退火前后的微观组织和力学性能进行表征和分析,系统研究中间层钛网对轧制态和退火态复合板微观组织、织构、拉伸性能、界面结合强度的影响规律。结果 中间层钛网均匀分布在镁/铝-钛复合板界面处,钛网的添加能有效抑制复合板退火过程中镁-铝金属间化合物的连续生长,减少金属间化合物的数量。与镁/铝复合板相比,钛网的添加对轧制态和退火态复合板中镁层和铝层的平均晶粒尺寸和织构类型的影响较小。与镁/铝复合板相比,钛网的添加降低了轧制态复合板的界面剪切强度和延伸率,但极大提升了退火态复合板的界面剪切强度、拉伸强度和延伸率。结论 中间层钛网的添加可有效减少复合板界面处金属间化合物的数量,提升退火态复合板的综合力学性能。     

射频/直流磁控溅射316L不锈钢/陶瓷复合薄膜组织与性能的研究*

利用射频／直流磁控溅射法,制备了316L不锈钢／SiO2(Al2O3)复合膜,研究了薄膜的组织和形貌,测试了薄膜的显微硬度和耐磨性。结果表明,溅射316L不锈钢薄膜和316L／SiO2(Al2O3)复合薄膜都呈柱状晶结构,主要由Fe-Cr和γ-Fe相构成;溅射316L不锈钢薄膜在Fe-Cr（110）晶面出现明显择优取向;由于射频溅射陶瓷的掺合,使316L不锈钢／陶瓷复合薄膜柱装晶细化,并出现二次柱状晶,在Fe-Cr（211）晶面出现明显的掺优取向,尽管316L不锈钢／陶瓷复合膜的显微硬度相对于磁控溅射316L薄膜提高不大,但其抗磨损性能明显提高,以316L／Al2O3复合膜尤为显著。     

低密阻尼金属/金属复合体材料的组织与性能研究

采用快速凝固／粉末冶金法成功地研制出Ａｌ－７．０９％Ｆｅ－１．３４％Ｍｏ－１．４５％Ｓｉ（ＦＭＳ０７１４）合金及其金属／金属复合体材料ＦＭＳ０７１４／１５％Ａｌ和ＦＭＳ０７１４／１０％（Ｚｎ－３０％Ａｌ）,考察了其组织、拉伸性能、阻尼性能和密度,产散锻铝ＬＤ７ＣＳ合金进行了对比。结果表明：ＦＭＳ０７１４合金本身就具有较好的拉伸与阻尼性能。添加纯Ａｌ和Ｚｎ－３０％Ａｌ合金粉均使其强度下降,而 ＦＭＷ     

不同Ti含量的W-Ti-N复合膜的微结构及性能研究

采用多靶反应磁控溅射技术制备一系列不同Ti含量的W-Ti-N复合膜。采用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等检测方法对薄膜的微结构和力学性能进行表征。采用UMT-2功能摩擦试验机,在室温、大气环境、无润滑的条件下对W-Ti-N复合膜的摩擦性能进行评价,同时,探讨薄膜的致硬机理和摩擦机制。结果表明:Ti含量(原子分数,下同)为5%~23.48%时,薄膜硬度处于峰值区,硬度值最高可达39GPa,摩擦因数在0.4左右。当Ti含量高于23.48%时,硬度随着Ti含量增加而下降,摩擦因数随Ti含量的增加而升高。     

微观结构对中间相沥青基炭/炭复合材料力学性能的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜、透射电镜以及力学性能测试研究了微观结构对中间相沥青基炭/炭复合材料力学性能的影响. 结果表明: 基体炭在偏光显微镜下呈现出光学各向异性, 在SEM和TEM下呈片层条带状结构. 基体炭与纤维之间的界面不连续, 为“裂纹型”界面. 材料受载破坏时裂纹通过改变扩展路径而延缓其扩展速度, 在纤维-基体界面处以及基体炭层片之间引起滑移, 在断口形貌上体现出断裂台阶适中且与纤维拔出交替进行, 表现出韧性破坏的断裂特征. 材料具有较高的力学性能, 抗弯强度达到257MPa, 断裂韧性达到11.4MPa·m ^1/2.     

反应烧结制备Si3N4/SiC复相陶瓷及其力学性能研究

以两种不同配比Y₂O₃/Al₂O₃ (A, 2:3; B, 3:1, 总量15 wt%)为烧结助剂, 通过添加不同质量分数的SiC粉体,反应烧结制备了高强度的氮化硅/碳化硅复相陶瓷。并对材料的相组成、相对密度、显微结构和力学性能进行了分析。结果表明: 在1700℃保温2 h情况下, 烧结助剂A 与B对应的样品中α-Si₃N₄相全部转化为β-Si₃N₄; 添加5wt% SiC, 烧结助剂A对应样品的相对密度达到最大值94.8%, 且抗弯强度为521.8 MPa, 相对于不添加SiC样品的抗弯强度(338.7 MPa)提高了约54.1%。SiC能有效改善氮化硅基陶瓷力学性能, 且Si₃N₄/SiC复相陶瓷断裂以沿晶断裂方式为主。     

锦纶织物超声波纳米颗粒化学复合镀银层的结构与性能

为了改善锦纶织物普通化学镀银层的性能,在化学镀银液中分别添加Al2O3,Si3N4,ZrC纳米颗粒,并在超声波辅助条件下对锦纶织物进行了纳米颗粒复合镀银.采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪对镀层表面形貌、成分、结晶度、晶拉大小和织物热性能进行了表征,还测试了织物的阻燃性、...