温度对B4C-AlB12-YAG复合材料烧结行为的影响

以Y2O3、Al2O3和AlB12为烧结助剂,在真空碳管炉中、氩气保护条件下,升温烧结制备B4C陶瓷.利用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行表征,研究了温度变化对材料质量损失率和体积收缩率的影响.结果表明,1400℃烧结试样中Y3Al5O12(YAG)已经大量形成,并随温度的升高逐渐减少,1700℃时完全消失;AlB12的加入能够降低Y3Al5O12的形成温度,有利于形成液相,促进材料的致密化.随烧结温度的提高,材料的质量损失率迅速增加,材料的体积收缩率逐渐加大;1700℃时,含Al氧化物的大量损失,是材料出现质量损失的主要原因.     

机械活化-放电等离子烧结制备Y3Al5O12陶瓷

以高纯Y2O3和Al2O3粉体为原料,通过机械活化和放电等离子烧结制备Y3Al5O12(YAG)陶瓷.研究结果表明:机械活化Y2O3和Al2O3粉体,不但细化了Al2O3颗粒,而且使Y2O3发生了晶态转变,由立方晶转变为斜方晶,并最终非晶化;机械活化过程最终还合成了过渡产物YAlO3(YAP),但球磨5h后,继续延长球磨时间,会引入大量ZrO2杂质;球磨处理的Y2O3和Al2O3粉体具有很高的活性,能促进在较低温度下通过放电等离子烧结合成YAG.对球磨5h的粉体在不同温度进行放电等离子烧结的研究表明,在1000℃可获得纯YAG陶瓷,在1 400℃可得到相对密度为99.4%、晶粒大小为1～2μm的YAG陶瓷.     

助烧体系对注射成形碳化硼陶瓷烧结性能的影响

采用粉末注射成形技术制备碳化硼陶瓷微结构零件,用SiC-Al2O3-Y2O3和SiC-ZrO2两种助烧体系进行烧结。分析助烧体系(SiC-Al2O3-Y2O3和SiC-ZrO2)对零件的致密度、相组成、微观组织和断裂机制的影响。结果表明:添加助烧剂可有效提高碳化硼制品的烧结性能。采用SiC-Al2O3-Y2O3助烧体系烧结的零件由B4C、SiC、B2YC2和YAG等4种相组成,随烧结温度升高,其致密度先增加后减小,在1 950℃烧结时达到最大值,为97.1%。而采用SiC-ZrO2助烧体系时致密度随烧结温度升高而增加,在2 240℃达到最大值,为95.1%,相组成为B4C、SiC和ZrB2相。零件的断裂形式都以穿晶断裂为主,含有一定的沿晶断裂。     

莫来石/SiC复相材料的烧结工艺和成分优化

利用工业氧化铝和超细氧化硅合成莫来石，并结合SiC制备出了莫莱石／SiC复相材料。研究了烧结工艺及氧化铝和氧化硅的摩尔比对复相材料密度和强度的影响，并以材料的热震残余强度为指标、利用正交设计法研究了微量添加剂的影响效果。结果表明，复相材料的体积密度随烧结温度的升高和烧结时间的延均出现先升高后降低的规律，而开口气孔率的变化规律则相反；随结合相中Al2O3与SiO2的摩尔比的提高，复相材料的密度增加、气孔密度降低，而强度则先增后减，通过烧结工艺与结合相和添加剂成分的优化，材料密度最高可达2．5g/cm^2，抗折强度达34．5MPa，耐压强度可达90MPa，热震后的残余强度率为67．2％。     

工艺因素对B4C-AlB12-Al复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金法,以B粉、Al粉、B4C粉为原料,在高纯氩气保护条件下,烧结制备了B4C-AlB12-Al复合材料.利用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行表征,研究了初始原料中Al加入量、烧结时间、烧结温度对材料力学性能的影响.结果表明:烧结试样中除含有B4C,AlB12,Al外,还含有Al3BC和少量Al2O3相;升高温度和延长烧结时间均不利于提高材料的抗弯强度;随原料中Al加入量的增加,材料的力学性能先增加后降低,原料中Al加入量(质量分数)为39.71%时试样的硬度最高为661.43 MPa,Al加入量为45.85%时抗弯强度最高达64.15 MPa.     

稀土氧化物对碳化硼陶瓷性能的影响

以稀土氧化物为主要烧结助剂,以碳化硼粉末为基体,采用真空热压烧结技术制备出碳化硼陶瓷.研究了成分配比、烧结工艺对材料致密度及力学性能的影响;分析了稀土氧化物对烧结温度及材料性能的影响,并确定最佳烧结温度;探讨不同添加剂对碳化硼陶瓷显微结构影响及烧结机理.结果表明,以稀土氧化物为主要烧结助剂,其烧结温度降低约80℃;碳化硼陶瓷的最佳材料配方与烧结工艺为:m(B4C):m(La2O3):m(Al2O3):m(C)＝70:6:12:12,烧结温度1 850℃,压力20MPa,保温时间1h;所得碳化硼陶瓷性能:相对密度92.5%,抗弯强度156.76MPa,硬度97HRA;分别以氧化铝和活性碳、氧化钇、氧化镧、氧化钇和氧化镧为烧结助剂时,碳化硼陶瓷烧结过程中形成的新相分别为Al8B4C7、Y3Al5O12、LaAlO3、(Y3Al5O12 LaAlO3).其中含稀土相,尤其是新相LaAlO3与碳化硼颗粒表面有良好的结合,因此提高了致密度,降低了烧结温度.     

烧结法制备中间合金Al3Ti相

采用TiO2粉、CaO和Al粉为原料,经混匀、压制和烧结后,制备出中间合金Al3Ti相,利用XRD、SEM-EDS、XPS等手段,对反应后样品的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析表征。结果表明,在烧结温度1 400 ℃、烧结时间30 min、铝钛比1.3和钙铝比1.6的条件下,烧结产物主要物相为Al3Ti、Al和CaAl2O4,烧结产物形貌呈现相间分布,TiO2存在逐级还原的现象,烧结法制备中间合金Al3Ti相是可行的。     

SPS工艺制备SiCp/Si3N4复相陶瓷及其力学性能的研究

使用Si3N4、SiC陶瓷微粉为原料,氧化铝(Al2O3)和氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了SiC/Si3N4复相陶瓷,并研究了SiC的添加量、SPS的 烧结温度、压力和保温时间等参数对烧结试样相对密度、力学性能及显微结构的影响.结果表明,SiC颗粒补强增韧Si3N4陶瓷的最佳添加量为15%,相对与单相Si3N4陶瓷,维氏硬度提高了6.6%,断裂韧性提高了5%,抗弯强度提高了24%,样品晶粒比较均匀,SiC颗粒诱发穿晶断裂和钉扎效应提高了基体的断裂韧性.     

纳米SiC增强纯Al基复合材料的微观组织和力学性能

与采用微米尺度SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料相比,以纳米SiC颗粒为增强相制备的Al基复合材料具有更加优异的力学性能,可极大提高SiC增强Al基复合材料的服役可靠性及应用范围。采用传统粉末冶金方法制备纳米SiC颗粒增强纯Al基复合材料,研究烧结温度和增强相体积分数对复合材料微观结构和力学性能的影响。研究表明,烧结温度和增强相体积分数均对复合材料的微观结构和力学性能有重要影响。随烧结温度升高,复合材料中的残留微孔减少,密度和强度均得到显著提高。含体积分数为3%纳米SiC颗粒的复合材料在610℃具有最高的强度,进一步提高纳米SiC颗粒的含量并不能提高材料的力学性能,这主要是由于当纳米SiC颗粒的体积分数超过3%时将出现明显的团聚,从而降低强化效应。     

烧结温度对多孔Ti-15Al合金微观结构与性能的影响

以金属Ti粉和Al粉为原料,采用粉末冶金法制备多孔Ti-15Al合金材料,并研究不同的烧结温度对其物相成分、微观孔隙结构、抗压性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：多孔Ti-15Al合金在高温烧结后,因金属Ti和Al之间发生偏扩散和固相反应而形成了α-Ti和Ti₃Al的平衡相,随着烧结温度的升高,合金中孔隙结构逐渐由长条状的贯通孔向近似球状的封闭孔转变,且孔隙率和平均孔径尺寸均呈先增大后减小的变化,在1 300℃烧结后的孔隙率和孔径尺寸最小,最小值分别为11.6%和13.8μm;因材料孔隙结构的转变,导致多孔Ti-15Al合金的抗压强度和耐腐蚀性能均随烧结温度的升高先增大后减小,烧结温度为1 300℃时的抗压强度和耐腐蚀性能最好,最大抗压强度为79 MPa,最小腐蚀电流密度为2.05×10^-7 A/cm²。