氮化铝含量对SiC-AlN复相陶瓷常压烧结性能的影响

采用无压烧结(2050℃、Ar气氛)制备SiC-AlN复相陶瓷,利用XRD、SEM、EDAX等分析了AlN含量对复相陶瓷的致密程度、物相组成、微观形貌、烧结性能的影响.研究结果表明,随着AlN含量的增加,陶瓷主晶相由等轴状向棒状或片状转变且晶粒尺寸明显细化;断裂方式由单一穿晶断裂向沿晶断裂过渡.AIN含量为10%时,复相陶瓷相对密度高达97%,烧结性能最好,有晶粒拨出和撕裂效应.     

Zr_2Al_4C_5化合物增韧ZrB_2-SiC陶瓷SPS制备及性能的研究

在烧结温度和压力为1800℃和20 MPa条件下放电等离子体烧结制备不同含量Zr_2Al_4C_5化合物的Zr B2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷,研究了复相陶瓷的烧结特性、显微结构和力学性能。结果表明:掺入Zr_2Al_4C_5化合物促进了复相陶瓷的烧结,抑制了Zr B2晶粒的长大。当Zr_2Al_4C_5掺入量为30vol%时,Zr B2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷韧性值为4.81MPa?m1/2,相比于Zr B2/Si C韧性值提高了约20%。断裂方式呈现为穿晶断裂和沿晶断裂并存的方式,其主要的增韧机制包括,层状的ZrxAlyCz化合物增韧、裂纹偏移、裂纹桥联、裂纹沿层状化合物界面并行扩展等。     

Al2O3和Sialon陶瓷中LiTaO3第二相的断裂行为

将LiTaO3压电陶瓷颗粒分别添加到Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中,通过对复相陶瓷试样断口形貌和裂纹扩展路径的观察,研究了Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中LiTaO3第二相的断裂行为.研究结果表明:Al2O3和Sialon陶瓷基体的断裂均为沿晶断裂,LiTaO3压电陶瓷颗粒的断裂为穿晶断裂,在LiTaO3第二相的断口上,观察到了许多断裂台阶,这些断裂台阶是由于试样断裂时,裂纹扩展过程中遇到LiTaO3晶粒内的90°电畴发生裂纹偏转和分支引起的.     

SHS制备纳米/微米Al2O3-ZrO2复相陶瓷力学行为研究

Al2O3-ZrO2复相陶瓷相对密度与硬度均随ZrO2体积分数增加而下降,复相陶瓷的硬度和晶粒尺寸的关系符合正Hall-Patch关系.vickers压痕试验发现,该复相陶瓷的压痕裂纹系统属于中位裂纹系统,而引发复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg;Vickers压痕SEM形貌观察显示,亚共晶成分复相陶瓷具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为.裂纹扩展路径的SEM观察,该复相陶瓷中的裂纹扩展主要受晶内型结构共晶组织中ZrO2纳米相所控制;XRD物相定量分析表明在该复相陶瓷的增韧行为中,ZrO2相所具有的传统的应力诱发相变增韧机制和微裂纹增韧机制较微弱,而纳米相增韧机制则发挥着决定性作用,使得该复相陶瓷中的晶界和相界对陶瓷断裂行为有着极大的影响.     

提高纳米复合陶瓷刀具材料力学性能的方法

纳米复相陶瓷刀具材料的研究成功有望从根本上解决陶瓷材料的脆性问题,比起传统刀具陶瓷刀具材料,它具有更高的抗弯强度、断裂韧度等力学性能.介绍了纳米复相陶瓷的增韧补强机理;对研制高性能纳米陶瓷刀具材料需考虑的主要因素进行了探讨.     

纳米SiC对BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷结构与力学性能的影响

以h-BN、ZrO_2、SiC粉体为原料,添加8%(质量分数,下同)的A_2O_3-Y_2O_3为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术快速制备了h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷,研究了纳米SiC颗粒添加量对h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加纳米SiC颗粒能有效促进h-BN-ZrO_2-SiC复相陶瓷的烧结和提高其致密度,复相陶瓷的力学性能随SiC添加量的增大而增大,特别是弹性模量的增加比较显著。在添加25%的纳米SiC时复相陶瓷的力学性能较好,此时复相陶瓷的断裂韧性、抗弯强度和弹性模量分别达到3.24 MPa·m~(1/2)、268.4 MPa和115 GPa。其原因主要是由于细小的SiC颗粒能较好填充复相陶瓷中的空隙,减少相间由于热失配产生的残余应力,增大裂纹扩展时断裂能的消耗,起到晶界钉扎和弥散强化作用,这均有利于复相陶瓷断裂韧性和抗弯强度的提高。     

Al2O3和Sialon陶瓷中LiTaO3第二相的断裂行为

将LiTaO3压电陶瓷颗粒分别添加到Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中，通过对复相陶瓷试样断口形貌和裂纹扩展路径的观察，研究了Al2O3和Sialon结构陶瓷基体中LiTaO3第二相的断裂行为。研究结果表明：Al2O3和Sialon陶瓷基体的断裂均为沿晶断裂，LiTaO3压电陶瓷颗粒的断裂为穿晶断裂，在LiTaO3第二相的断口上，观察到了许多断裂台阶，这些断裂台阶是由于试样断裂时，裂纹扩展过程中遇到LiTaO3晶粒内的90°电畴发生裂纹偏转和分支引起的。     

RSiC-WC复相陶瓷的性能及烧结机理

以不同配比的粗、细SiC粉体和WC粉体为原料,在2200℃以上烧结得到RSiC-WC复相陶瓷.采用XRD、SEM和EDS对复相陶瓷的物相组成和微观形貌进行分析,并测定其开口气孔率、抗弯强度和电阻率.结果表明RSiC-WC复相陶瓷中以6H-SiC和WC为主晶相,存在少量W2C晶相.烧结产物中SiC颗粒再结晶程度良好,WC在烧结温度下与SiC晶粒润湿性好.RSiC-WC复相陶瓷的最低开口气孔率、最高抗弯强度和最低电阻率分别为19.2%、109MPa和15mΩ·cm.体系中SiC晶粒生长遵循蒸发-凝聚的烧结机理,WC则以W-C液相在SiC晶粒界面处聚集,抑制了SiC晶粒的长大.高温下形成的W-C液相能明显降低复相陶瓷的开口气孔率,使烧结体致密化.因而,添加一定量的WC改善复相陶瓷的力学性能,并对其电学性能起到调节作用.     

Y2O3-MgO纳米复相红外透明陶瓷制备及其性能研究

以商用Y2O3、MgO纳米粉体为原料,通过球磨混合方法制备了不同Y2O3/MgO配比的Y2O3-MgO纳米复合粉体,使用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱等表征手段对制备粉体的晶体结构、形貌、成分以及均匀性进行了表征。然后采用热压烧结方法制备Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷,使用红外光谱仪、维氏硬度计等测试设备对复相透明陶瓷的光学和力学性能进行了分析。重点研究了粉体配比、热压温度、保温和保压时间等关键制备参数对Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷晶粒尺度、致密化程度、光学及力学性能的影响。并通过调控粉体制备工艺和热压烧结工艺,制备出了红外透过率达到~80%的Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷。同时在Y2O3:Mg0=1:1时,该复相陶瓷的硬度达到了12.3 GPa。     

Al2O3/Al2(1-0.2)Mg0.2Ti(1+0.2)O5基复相陶瓷的制备及其性能

以工业级α-Al2O3、金红石型TiO2和轻质MgO粉体为原料,过量配置α-Al2O3,采用固相反应法于1400℃煅烧实现了Al2O2/Al2(1-0.2)Mgg0.2Ti(1+0.2)O5基复相粉体的原位合成,实现两相的均匀混合,原位制备出性能良好的Al2O3/Al2(1-0.2)Mg0.2Ti(1+0.2)O5基复相陶瓷.利用XRD对原位合成的复相陶瓷粉体的相组成进行了表征,利用FESEM观察了复相陶瓷的断口形貌,测量了复相陶瓷的烧结密度、抗弯强度和热膨胀系数,研究了第二相Al2O3的引入量对钛酸铝基陶瓷的微观结构、抗弯强度和热膨胀性能的影响.结果显示,当复相Al2O3的引入量为15%(质量分数)时,钛酸铝基复相陶瓷的抗弯强度提高到108 MPa,并且具有较低地热膨胀系数0.7×10-6 /℃.     

SHS制备纳米/微米结构抗弹陶瓷可行性研究

针对用于现代装甲防护的高性能抗弹陶瓷，以SHS冶金技术，通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应，快速一次性制备出自燃自组装、具有1-3复合晶内型结构的纳米／微米结构Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷。Vickers压痕试验发现该陶瓷具有较高的断裂韧性并表现出较强的塑变行为，SEM观察发现该复相陶瓷的裂纹扩展路径主要受纳米／微米结构(Al2O3-ZrO2)共晶结构所控制，影响该陶瓷韧化行为的主要因素在于以“内晶型”纳米相所构成的独特的增韧机制。试验预示着采用SHS冶金技术，通过控制Al2O3/ZrO2复相陶瓷成分和凝固行为(如采用离心冷却控制技术)，可以制备出用于现代装甲防护的高性能、低成本、高可靠性新型抗弹复相陶瓷面板。     

Hot isostatic pressing (HIP) of α-Al2O3 submicron ceramics pressureless sintered at different temperatures: Improvement in mechanical properties for use in total hip arthroplasty (THA)

The effect of hot isostatic pressing (HIPing) on as-sintered α-Al₂O₃ ceramics for total hip arthroplasty (THA) was investigated. The sinterability of these powders and the minimum temperature required to obtain closed porosity have been determined by pressureless sintering in air at temperatures between 1280 and 1460 °C for 2 h. Temperatures of 1300 and 1325 °C and applied pressures of 150 MPa for 30 min were utilised in the HIP cycles. Densities >98% of the theoretical density (TD) have been obtained after HIPing, and the grain sizes previously obtained during pressureless sintering increased slightly during the HIP treatment. The microstructures before and after HIP treatments were observed by means of scanning electron microscopy (SEM). The fracture toughness was obtained by the indentation fracture technique using a Vickers hardness tester at a load of 10 N with a dwell time of 15 s for all cases. The ceramics obtained at the lowest HIP temperature (1300 °C) presented a grain size of 0.62 ± 0.04 μm, hardness of 20.5 ± 0.6 GPa, and fracture toughness of 4.8 ± 0.3 MPa m^1/2. The reported values were higher than those obtained by other authors and were in concordance with international standards that could make these ceramics available as a replacement for metal-on-polyethylene in orthopaedic surgery.     

氧化铁成分对合成SHS复合弯管内衬陶瓷的影响

基于重力分离ＳＨＳ法制备陶瓷内衬复合弯管,研究了氧化铁粉末化学组成对ＳＨＳ复合弯内衬陶瓷的影响。研究发现：在加入相同质量分数铝热剂条件下,存在于工业原料Ｆｅ２Ｏ３粉末中的杂质对燃烧过程的稀释效应比ＳｉＯ２添加剂更为强烈;在工业原料Ｆｅ２Ｏ３＋Ａｌ体系中加入适量的Ｆｅ３Ｏ４＋Ａｌ体系,使燃烧温度、蔓延速率及ＳＨＳ反应转化率均有所提高;但加入过量的Ｆｅ３Ｏ４＋Ａｌ体系,虽可使蔓延速率进行一步增大,却引     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

离心自蔓延高温合成复合钢管组织和性能的研究

为了研究内衬陶瓷复合钢管过渡层的显微组织和陶瓷层的耐磨损性能,利用离心自蔓延高温合成反应(SHS)制备了内衬陶瓷复合钢管,金相显微镜观察内衬陶瓷复合钢管过渡层的显微组织,在万能摩擦磨损试验机上测试了陶瓷层的耐磨损性能.结果表明:原位生成金属和钢管之间为冶金结合,原位生成金属和陶瓷之间为机械结合,生成的陶瓷具有较高的耐磨损性能.     

TiN-SiC复合陶瓷材料的研制

以Ti、Si3N4、石墨和α-SiC粉体为原料,通过反应热压合成了TiN-SiC复合陶瓷材料。研究结果表明:在TiN-SiC复合陶瓷材料中,TiN和SiC晶粒细小均匀,无异常晶粒长大现象,TiN晶粒尺寸为1μm～7μm,SiC均匀分布于TiN之间;该复合材料的密度、维氏硬度和断裂韧性分别为4.41g/cm3、13.6GPa和6.89MPa·m1/2,其增韧机制主要为裂纹偏转和裂纹分叉机制。     

SHS Flame Spraying TiC-TiB2 Multiphase Coatings

SURFACE COATINGS,which can reinforce thesubassembly surface through an additive cover withbetter mechanical property,play more and moreimportant role in the process of re-manufacture of thelapsed equipment or hardware.In recent years,morescientists begin to concentrate on the SHS reactiveFlame spraying,which is the combination ofself-propagating high temperature synthesis andtraditional technology of thermal spraying.In thismethod,it is characteristic of reactive energy betweenreactants…     

TiC-TiB_2复合陶瓷磨削裂纹的试验研究

本文基于压痕断裂力学,分析了TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的特征,并对TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的形成及扩展过程进行了研究。磨削实验发现：TiC-TiB2陶瓷磨削裂纹密度较大,为穿晶裂纹和沿晶裂纹的混合形式;裂纹易在陶瓷内部缺陷处形成,并因陶瓷显微组织不均匀性而发生钉扎、偏转、分叉及桥接,使得材料中裂纹的扩展呈现不连续性;TiB2硬质相会对裂纹的扩展有一定的阻碍作用。     

TiC颗粒增强铁基复合材料高温冲击特性及断口分析

对自蔓延高温合成/准热等静压法(SHS/PHIP)制备的TiC颗粒增强铁基复合材料进行了高温冲击实验.利用扫描电镜、X射线衍射仪分别对冲击前该复合材料的显微组织和相组成以及冲击后断口形貌和断面物相组成进行了分析.研究表明:随温度的升高,TiC颗粒增强铁基复合材料的冲击韧度增大,断口周嗣的塑性变形程度增加;室温、550、650和750℃下的冲击断口都以沿晶脆性断裂为主,在一些较粗大的TiC颗粒中还出现了穿晶裂纹;高温冲击过程中,该复合材料发生了氧化,断口局部区域出现少量疏松的氧化组织.