Y2O3含量对大气等离子喷涂Al2O3-Y2O3复合涂层微观结构和力学性能的影响

目的 探究掺杂不同质量分数Y₂O₃对Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层微观结构及其力学性能的影响。方法 采用大气等离子喷涂制备Al₂O₃涂层,以及Y₂O₃质量分数分别为10%、20%、30%、40%的Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层。利用SEM、EDS对粉末以及不同涂层的形貌、组织结构、元素分布进行分析。使用XRD表征粉末和涂层的物相。使用显微硬度仪、纳米压痕测试仪和电子万能试验机对涂层的显微硬度、弹性模量以及断裂韧性等力学性能进行测试分析。结果 Al₂O₃喷涂粉末的物相由α-Al₂O₃组成,而喷涂得到的Al₂O₃涂层则由α-Al₂O     

不同Y2O3含量的YSZ块体材料在模拟海洋环境下的腐蚀行为研究

针对钇稳定氧化锆(YSZ)材料在海洋环境中易腐蚀的问题，使用放电等离子烧结技术分别制备了5%和12%(质量分数) Y₂O₃稳定的YSZ块体材料，并对块体材料在高低温交替的水蒸气环境中进行腐蚀实验，模拟其作为热障涂层面层材料在海洋环境下使用时的腐蚀情况。分析了YSZ在低温水蒸气老化和高温烧结的交替腐蚀过程中，力学性能的变化以及裂纹的形成和扩展行为。结果表明：对于5%Y₂O₃含量的5YSZ在模拟海洋环境下抗弯强度损失严重，14 d的腐蚀实验使得抗弯强度下降了91.4%。然而对于高Y₂O₃含量的12YSZ材料，其在相同环境下腐蚀相同时间，抗弯强度未有明显变化。Y₂O₃含量高的YSZ具有更强的稳定性，更适合在海洋环境使用。     

Y2O3/Sn-58Bi复合钎料制备及其性能分析

文中通过粉末冶金法制备了Y₂O₃/Sn-58Bi复合钎料.结果表明,添加少量Y₂O₃,对复合钎料熔点影响较小;随着Y₂O₃质量分数提高,复合钎料的密度和显微维氏硬度先升高后降低;复合钎料的润湿角表现出相反的趋势,随着Y₂O₃质量分数提高,复合钎料的润湿角先降低后升高.通过测试Sn-58Bi钎料和0.1%（质量分数）Y₂O₃/Sn-58Bi复合钎料拉伸试样的力学性能发现,添加质量分数为0.1%的Y₂O₃对复合钎料强度稍有提高,但能明显提高复合钎料的延展性,从而解决传统Sn-58Bi钎料较脆的难题.通过观察钎料拉伸断口发现,添加Y₂O₃能够细化复合钎料微观组织,使裂纹沿着断裂方向扩展时受到阻碍,抑制了钎料脆性断裂的趋势.     

Y2O3对铁基金刚石工具性能的影响

采用正交试验方法研究热压压力、烧结温度和Y₂O₃含量等3个因素对铁基胎体硬度、致密度、抗弯强度和断口微观形貌等的影响,并获得较优的烧结工艺参数。在此基础上,制备含Y₂O₃的铁基金刚石工具,并对其断口形貌、耐磨性和锋利度等进行检测及分析。结果表明:含Y₂O₃的铁基结合剂胎体,其相对密度和硬度的影响因素次序为Y₂O₃含量＞烧结温度＞热压压力,抗弯强度的影响因素次序为烧结温度＞Y₂O₃含量＞热压压力;且Y₂O₃能促进铁基金刚石胎体组织的致密化,降低其烧结温度。在烧结温度为780 ℃、热压压力为51 kN的较优烧结工艺下,适量的Y₂O₃能使金刚石工具的孔隙率减小、黏结状况改善,并增强黏结剂对金刚石磨粒的把持能力。      

原位反应制备Cu-Y2O3弥散强化铜中机械合金化进程

基于原位反应原理，采用机械合金化(MA)和热等静压(HIP)制备工艺制备了Y₂O₃质量分数为3%的弥散强化铜基复合材料(ODS-Cu)。实验探讨机械合金化进程中材料微观结构和物理性能的演化规律。结果表明，Y元素和CuO原位氧化剂可通过反应生成Y₂O₃弥散颗粒，且Y₂O₃颗粒含量不受机械合金化进程的影响。在机械合金化初期，富Y颗粒的破碎、球磨颗粒的碾压及冷焊起主要作用，导致球磨尺寸增大；而机械合金化后期固溶元素主导晶格畸变，并且随着球磨时间的延长，球磨杂质会引入到Cu基体中，进一步导致硬度升高。64 h的样品综合性能较好，既实现了元素的均匀分布，又避免了过量Fe杂质的引入。     

热处理对Y2O3掺杂WC-Co硬质合金显微组织及性能的影响

采用固液掺杂法和放电等离子烧结制备了WC-Co-Y₂O₃硬质合金，随后对其进行了不同温度的退火处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等研究了热处理前后WC-Co-Y₂O₃硬质合金的显微组织和力学性能。结果表明：氧化钇的加入可以细化WC-Co-Y₂O₃合金中的WC晶粒，提高了合金的维氏硬度和断裂韧性；随着退火温度的升高，WC-Co-Y₂O₃合金的维氏硬度逐渐降低，断裂韧性先升高后降低；WC-Co-Y₂O₃合金在500℃退火时拥有最佳的综合性能，维氏硬度为(1377±15) HV30,断裂韧性为(13.0±0.4) MPa·m^1/2。     

ZrO2(Y2O3)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料高温氧化性能的影响

为了研究ZrO₂(Y₂O₃)含量对Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料高温氧化性能的影响，利用机械合金化与放电等离子烧结制备了ZrO₂(Y₂O₃)含量为0～10 mass%的Mo-12Si-8.5B-ZrO₂(Y₂O₃)复合材料，研究了其在800、1000和1200℃下的高温氧化行为。结果表明：复合材料在800℃时均发生显著氧化，质量损失持续增加；随着ZrO₂(Y₂O₃)含量的增加，氧化质量损失速度降低，复合材料的抗氧化能力提升；低ZrO₂(Y₂O₃)含量(0～2.5 mass%)的复合材料在1000和1200℃下具备优异的抗氧化性；高ZrO₂(Y_...     

Y2O3添加方式对WC-10%Co硬质合金性能的影响

现代金属切削技术的发展对效率与成本提出了更高的要求,硬质合金刀具材料需要更长的使用寿命、更高的稳定性来满足需求。本文采用低压烧结法制备了WC-Co类硬质合金,研究了Y₂O₃及其添加方式对硬质合金显微结构、物理力学性能和切削性能的影响。结果表明：Y₂O₃通过形成弥散相可以使硬质合金在维持现有优异的宏观物理性能的基础上,显著提升耐磨性及切削寿命。同时,通过使用Y(NO3)3作为前驱体受热分解为Y₂O₃的方式进行弥散强化还会伴随着固溶强化效应,使得材料的切削性能得到进一步提升。在达到0.3 mm的失效磨损量时,未添加Y₂O₃的样品失效时间为14 min,直接添加Y₂O₃的样品失效时间为16 min,,添加Y(NO3)3作为前驱体的样品失效时间为28 min。     

BaZrO3/Y2O3复合耐火材料制备及其与TiAl合金界面反应研究

使用电熔BaZrO₃耐火材料和Y₂O₃耐火材料复合,在1650℃保温24h烧制成坩埚,感应熔炼制备TiAl合金。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和氧/氮分析仪等手段分析了复合坩埚耐火材料相结构和显微结构,研究了复合耐火材料坩埚与TiAl合金熔体界面反应。结果表明,复合坩埚耐火材料由Zr固溶Y₂O₃和Y掺杂BaZrO₃两相组成,Y₂O₃的引入提高了电熔BaZrO₃耐火材料稳定性。熔解侵蚀作用是复合坩埚耐火材料与TiAl合金熔体界面作用机制,但游离Al_2O_3仍会与分解的BaO反应生成BaAl₂O₄附着在坩埚内壁;熔炼制备TiAl合金锭中氧含量仅为0.0986%(质量分数),与理论计算值相一致,且符合工业用TiAl合金铸锭用氧含量标准,表明了电熔BaZrO₃/Y₂O₃是一种极有潜力的TiAl合金感应熔炼制备用耐火材料。     

纳米级和微米级稀土氧化物掺杂W-La2O3-Y2O3-ZrO2 阴极尖端的组织和性能

使用粉末冶金法将纳米级(70–80 nm)和微米级(500–600 nm)稀土氧化物(La₂O₃,Y₂O₃)与钨粉混合,随后通过冷等静压、中频感应烧结、旋锻、拉拔等一系列工艺制备了W-1.5La₂O₃-0.1Y₂O₃-0.1ZrO₂(质量分数,%)材料。对含有纳米和微米尺寸稀土氧化物的阴极样品使用相同的焊接电流,分别进行了0.5、1、2 h的氩弧焊。结果表明,具有纳米级稀土氧化物的样品在焊接过程中表现出更高的工作稳定性,烧损同比降低了近85.4%。此外,随着工作时间的延长,阴极尖端不同区域的稀土氧化物聚集度显著增加。结合COMSOL Multiphysics温度模拟发现,第二相的扩散活化能降低了近34%。这是因为更为细小的第二相有效地控制了钨基体组织的演变,保留了大量晶界作为通道,促进了活性物质在电子发射过程中的扩散。     

合金元素Zr对Cu-Y2O3复合材料组织和性能的影响(英文)

通过机械合金化和放电等离子烧结制备Cu-Y₂O₃和Cu-Y₂O₃-Zr复合材料，并采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电导率和拉伸实验对其组织和性能进行系统研究。研究发现，复合材料的显微组织对其力学性能和电导率具有很大影响。电学性能的改善可归因于共格Y₄Zr₃O₁₂粒子的形成和Cu₄Zr相的优先成核，它们分别改善了Y₂O₃和Cu基体之间的界面以及降低了位错密度。此外，Cu-Y₂O₃-Zr复合材料的屈服强度为265.6 MPa，极限抗拉强度为301.0 MPa，伸长率为23.6%，电导率达到92.0%(IACS)。     

微米γ-Al2O3高压相变制备亚微米α-Al2O3

采用微米γ-Al₂O₃为原料,利用国产铰链式六面顶压机,在5 GPa压强下,经不同的温度和保温时间,实现了由γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃的相转变。X射线衍射分析结果表明,得到的粉体和块体材料中均仅含α-Al₂O₃单相;扫描电镜结果显示合成的α-Al₂O₃最小晶粒尺寸为80 nm。在5 GPa压强、800 ℃条件下合成的样品平均晶粒尺寸为340 nm,实现了用微米γ-Al₂O₃高压相变制备亚微米α-Al₂O₃。与常压烧结方法相比,采用高温高压烧结,可在600 ℃实现γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃的转变,显著降低α-Al₂O₃材料的合成温度。      

热变形温度和预变形对(TiB+Y2O3)/近α钛基复合材料硅化物析出行为的影响(英文)

基于热压缩试验，研究变形温度和预变形对(TiB+Y₂O₃)双增强相近α钛基复合材料显微组织演变的影响。结果表明：热变形时析出的硅化物的尺寸随变形温度的升高而增大，但其析出数量呈先增加后减少的趋势。预变形使硅化物的析出位置由α/β界面或β块扩散到整个基体组织。动态再结晶是复合材料晶粒细化的主要原因，由预变形引入的位错加速连续动态再结晶的进程。在变形时，位错在断裂的TiB_w和富集的Y₂O₃增强相周围大量增殖和聚集，推动局部晶粒的细化。不同于TiB_w和Y₂O₃对晶粒细化的影响，根据其分布位置的不同，纳米硅化物分别通过钉扎晶界和阻碍位错运动促进α晶粒的动态再结晶。     

不同稀土氧化物对ODS-W和ODS-Mo合金粉末形貌和尺寸的影响（英文）

采用喷雾法(固液混合法)结合炭黑和氢气还原,成功合成含有不同类型纳米氧化物粒子的超细Mo(ODS-Mo)和W(ODS-W)粉末。结果表明,溶液浓度和稀土氧化物种类对ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸没有影响,但对ODS-W合金粉末的晶粒尺寸有明显的影响。所用稀土溶液浓度越高,ODS-W合金粉末的平均晶粒尺寸越小。此外,与掺杂CeO₂相比,掺杂La₂O₃和Y₂O₃的WO₃的还原产物晶粒尺寸相对较大。与未掺杂情况相比,ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸几乎没有变化,而ODS-W合金粉末的晶粒尺寸变大。这可能是由于钨氧化物与稀土氧化物反应形成的复合氧化物(如La₂WO₆)的出现,促进ODS-W还原过程中钨晶粒的异相成核和长大;而在ODS-Mo的还原过程中,不存在由钼和稀土氧化物组成的复合氧化物。     

液相原位反应法制备Cu-Y2O3复合材料

采用液相原位反应法制备了Cu-0.9Y₂O₃（体积分数,%）复合材料.TEM观察与SAD分析表明:Cu基体上均匀分布着纳米Y₂O₃颗粒,其平均尺寸和颗粒间距分别为5.0和20 nm,Y₂O₃颗粒与基体共格、晶面（422）_Y2O3//（111）Cu,晶带轴[011]_Y2O3//[112]Cu.实验结果表明,Cu-0.9Y₂O₃复合材料的抗拉强度为568 MPa,其强化机制为Orowan机制和切割机制共同作用,其中Orowan机制产生的强度增值为185 MPa,切割机制引起强度增加195 MPa.     

稀土Y对TWIP钢力学性能的影响机理

利用GNT系万能试验机和Sigma 300场发射扫描电镜研究了稀土Y对TWIP钢(22Mn-1.5Al-0.6C)力学性能及夹杂物的影响。结果表明,添加稀土Y后,试验TWIP钢的强度和韧性均有提高,抗拉强度由725 MPa提高到752 MPa,屈服强度由290 MPa提高到312 MPa,冲击吸收能量由178.9 J提高到207.7 J,而硬度和断后伸长率则小幅降低。稀土Y细化了TWIP钢晶粒,且钢中MnS、Al₂O₃以及MnS+AlN复合夹杂改性成Y₂S₃、Y₂S₃+Y₂O₃、AlN+Y₂S₃夹杂。夹杂物分析结果显示,大部分夹杂物的数量和尺寸都有明显的减小,有利于试验钢综合力学性能的提高。     

Al2O3掺杂对烧结钕铁硼磁体电阻率和磁性能的影响

采用晶间掺杂法在钕铁硼合金粉体中掺入Al₂O₃,制备了Al₂O₃掺杂的烧结钕铁硼磁体,研究了Al₂O₃掺杂对钕铁硼磁体的电阻率、磁性能和微观结构的影响。结果表明：磁体电阻率随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步提高,由未掺杂时的125.2μΩ·cm提高到Al₂O₃掺杂量为0.5 mass%时的144.4μΩ·cm,提高了15.3%;磁体矫顽力随着Al₂O₃掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势,未掺杂磁体的矫顽力为13.28 kOe,当Al₂O₃掺杂量为0.3 mass%时,矫顽力达到最大值14.97 kOe,继续增加Al₂O₃掺杂量,磁体矫顽力开始下降;剩磁随着Al₂O₃掺杂量的增加逐步降低,由未掺杂时的13...     

B2O3含量对SiO2–B2O3–Al2O3–Na2O系陶瓷结合剂结构与性能的影响

制备不同B₂O₃含量的SiO₂–B₂O₃–Al₂O₃–Na₂O系玻璃试样和陶瓷结合剂试样,利用电子多功能实验机、扫描电镜、显微硬度仪、平面流淌法、热膨胀系数测试仪等分别测试不同玻璃试样的密度和显微硬度,陶瓷结合剂试样的抗折强度、微观形貌和热膨胀系数等,并用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪对陶瓷结合剂的结构和成分变化进行分析。结果表明:将B₂O₃引入陶瓷结合剂中可有效降低其烧结温度,提高其热稳定性并调节其热膨胀系数等。在陶瓷结合剂中加入摩尔分数为15%的B₂O₃时,其样条抗折强度最高为78.11 MPa,密度和硬度最高分别为2.45 g/cm3和856 MPa,且该陶瓷结合剂的热膨胀系数与金刚石最匹配。X射线衍射分析结果表明陶瓷结合剂是典型的玻璃相结构,且对磨料有良好的包覆效果。      

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

Y2O3对原位自生TiC增强Ni基涂层组织和性能影响

采用氩弧熔覆的方法,以Ni60A自熔性合金粉末为粘结相,添加Ti粉、C粉和不同含量的稀土氧化物Y₂O₃,在16Mn钢基体上制备出TiC陶瓷颗粒增强金属基熔覆涂层. 运用XRD, SEM等手段对复合涂层的显微组织进行表征和分析,并对熔覆涂层的硬度及耐磨性进行了测试. 结果表明,适量添加Y₂O₃可以使涂层组织中枝晶的方向性减弱、同时细化涂层组织,使涂层组织更加均匀,涂层的硬度和耐磨性有显著提高. 添加2% Y₂O₃熔覆涂层的组织为最细,涂层具有较高的显微硬度和良好的耐磨性能.