“化学炉”辅助燃烧原位合成SiC/MoSi_2复合材料

以Mo、Si和C单质粉为原料,采用自蔓延原位合成技术制备10%SiC、20%SiC(体积分数)强韧化MoSi2复合材料,并从理论上计算了自蔓延燃烧反应绝热温度.结果表明,常规自蔓延能够合成10%SiC/MoSi2复合粉体,而通过"化学炉"辅助燃烧能够合成20%SiC/MoSi2材料.复合粉末主要由MoSi2和SiC相组成,SiC颗粒分布均匀,与MoSi2基体结合良好,其断裂机理为穿晶断裂.     

放电等离子烧结制备纳米SiC_p/Al复合材料及组织性能研究

以微米级、纳米级碳化硅(SiC)颗粒和纯铝(Al)粉为原料,通过高能球磨+放电等离子烧结(SPS)工艺制备了不同质量分数的SiC颗粒增强Al基复合材料(SiC_p/Al),研究了SiC颗粒尺寸和含量对复合材料组织性能的影响。结果表明:高能球磨能促进增强颗粒的均匀分布,放电等离子烧结具有烧结温度低、保温时间短的特点,可有效减少甚至避免基体与增强体有害反应的发生。纳米级SiC增强铝基复合材料的颗粒团聚趋势较大,复合材料致密度较低,但是其细晶强化和Orowan强化效果显著,包含源缺陷和源裂纹较少,因此,复合材料硬度和屈服强度相应提高。     

不同SiC含量注射成形SiCP/Cu复合材料的显微组织与力学性能

采用粉末注射成形工艺成形了SiCP/Cu复合材料,再采用溶剂脱脂、热脱脂和烧结的工艺制备了复合材料试样。研究了成形过程中复合材料显微组织的变化,并研究了烧结后的显微组织、力学性能、磨损性能。研究结果表明：SiCP/Cu复合材料在1050°C且在H2保护下烧结状况良好;复合材料的抗拉强度取决于SiC颗粒的体积分数以及其在基体中的分布状况;SiC含量为5vol.%和10vol.%,微裂纹萌生于SiC颗粒与基体的界面处;SiC含量为15vol.%,微裂纹萌生于SiC颗粒与基体。SiC体积分数为5%、10％、15％的SiCP/Cu复合材料的抗拉强度分别为254MPa、 291 MPa和278MPa。复合材料的力学性能随SiC含量的升高先升高后降低,而其磨损性能随SiC含量的增加而增加。     

微/纳米双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料的制备工艺

采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后加热到一定温度,使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却、热压,制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明,采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度510℃、热压压力3MPa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好,复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。     

烧结工艺对原位生成Mo_2C/Cu基复合材料力学与导电性能的影响

针对常规烧结方法难以实现强化相与基体相界面良好结合的特点,采用常压烧结、热压烧结、等离子活化烧结(PAS)3种不同烧结方式制备原位生成Mo2C强化铜基复合材料.利用X射线衍射仪对Cu-Mo-C机械合金化粉末进行了研究,Cu-Mo-C合金粉末在900 ℃以上温度条件下,原位反应生成Mo2C;对3组试样扫描电子显微镜及光学显微镜研究结果表明,PAS能够实现合金粉末与基体的良好结合,试样性能优于其他烧结方法试样.对复合材料进行了性能测试,等离子活化烧结铜基复合材料强度为452MPa,电导率为84%IACS.     

常压烧结温度对SiC/Al复合材料力学性能的影响

利用高能球磨法制备了SiC/Al复合材料。在510~610℃温度下,研究了烧结温度对高能球磨法制备的SiC/Al复合材料力学性能的影响。SiC/Al复合材料的致密度和抗拉强度均随着烧结温度的升高而逐渐提高,在570℃时达到最大,继续升高温度,致密度下降。在最佳烧结温度570℃时,拉伸断口主要为韧性断裂,断口处观察不到SiC颗粒。在整个制备过程中没有发生Al-SiC界面反应。     

SiGw/MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用"化学炉"自蔓延高温合成(COSHS)技术,成功地原位合成了SiCw/MoSi2复合粉体.通过在原料中引入Si3N4晶须,在产物中获得了SiC晶须.XRD结果表明,产物中除了主要的MoSi2和SiC相,还含有少量的Mo4.8SiC0.6.研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化,指出"化学炉"自蔓延合成SiCw/MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应:①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2;②Si3N4与C反应生成SiC和N2.     

SPS制备致密Ti3SiC2/Al复合材料组织及性能表征

采用SPS脉冲放电等离子烧结成功制备出5%vol.Ti3SiC2/Al基复合材料,并研究了烧结温度和时间对复合材料组织和性能的影响。结果表明：Ti3SiC2颗粒在SPS制备过程中未发生显著分解,复合材料在制备过程中也未发生明显的界面反应,外加增强体颗粒形状完整,均匀分布于基体晶粒的晶界处。随着烧结温度的升高,复合材料的致密度和硬度逐渐增大,摩擦系数和磨损量逐渐减小。随着烧结时间的延长,致密度和硬度先增大后减小,摩擦系数和磨损量呈先降低后增大的趋势。烧结温度为600℃,烧结时间为10min时,复合材料致密度达96.6%,显微硬度达38,稳定干摩擦系数约为0.3,磨损量0.32′10-2g。     

SiCw／MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究

采用“化学炉”自蔓延高温合成（COSHS）技术，成功地原位合成了SiCw／MoSi2复合粉体。通过在原料中引入Si3N4晶须，在产物中获得了SiC晶须。XRD结果表明，产物中除了主要的MoSi2和SiC相，还含有少量的Mo4.8SiC0.6。研究了中间产物的相组成和反应过程中的温度变化，指出“化学炉”自蔓延合成SiCw／MoSi2复合粉体的反应过程包括如下两步反应：①Mo与Si自蔓延反应生成MoSi2；②Si3N4与C反应生成SiC和N2。     

注射成形SiC_p/Cu复合材料的显微组织与性能

采用粉末注射成形工艺成形Si Cp/Cu复合材料,再采用溶剂脱脂、热脱脂和烧结的工艺制备复合材料试样。研究成形过程中复合材料显微组织的变化和烧结后的显微组织和力学、磨损性能。结果表明,Si Cp/Cu复合材料在1 050℃和H2保护下烧结状况良好。复合材料的抗拉强度取决于Si C颗粒的体积分数以及其在基体中的分布状况。Si C体积含量为5%和10%,微裂纹萌生于Si C颗粒与基体的界面处,Si C含量为15%,微裂纹萌生于Si C颗粒之间的基体。Si C体积分数为5%,10%,15%的Si Cp/Cu复合材料的抗拉强度分别为254,291和278 MPa。复合材料的力学性能随Si C含量的升高先升高后降低,磨损性能随Si C含量的增加而增加。     

Study on sintering technique of NiFe2O4/SiCp used as matrix of inert anodes in aluminium electrolysis

In order to improve deficiencies of NiFe2O4 spinel used as matrix of inert anode in aluminium electrolysis, NiFe2O4/SiCp were prepared by the solid state reaction for the first time. Microstructural changes were observed by scanning electronic microscope and phase was determined with X-ray detector. Effect of sintering temperature and times on density, porosity and microstructure were researched, and the reasons that caused the difference were discussed deeply. At the same time the thermodynamical compatibility of NiFe2O4 and SiC was proved under 1200℃ by DTA.The results showed that the microstructure was more homogeneous when the sintering temperature reached 1 180℃and the density attained their maximum about 6 h sintering. The appropriate sintering technique of NiFe2 O4/SiCw composite materials was 1180℃× 6 h.     

添加MoS_2的Ti_3SiC_2复合陶瓷的摩擦磨损行为

采用热压烧结法制备了添加MoS2质量分数为4%的Ti3SiC2复合陶瓷,对在干摩擦和油润滑条件下该复合陶瓷与GCr15钢的摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:在载荷为38 N和转速为400r/min下,干摩擦条件下的摩擦系数为0.176~0.283,油润滑条件下的摩擦系数为0.062~0.134,磨损率分别为2.657μmm3.N-1.m-1和0.1968μmm3.N-1.m-1.添加MoS2的Ti3SiC2复合陶瓷良好的摩擦磨损特性归因于摩擦面形成了氧化薄膜,该薄膜由非晶态的Ti,Al,Si,Fe和Cr的混合氧化物组成,具有良好的润滑-减摩作用.     

油润滑下MoSi2/CrWMn钢摩擦磨损性能的研究

在M—200型摩擦磨损试验机考察了MoSi2／CrWMn钢在20^#机油润滑条件下的摩擦学性能，并比较了该摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损特性。运用扫描电子显微镜和定点探针观察与分析了摩擦副的表面形貌及其微区成分，讨论了其磨损机理，并探讨了MoSi2材料的配副特性。试验结果表明：润滑油改善了MoSi2材料的摩擦学性能，MoSi2／CrWMn钢的主要摩擦机理为塑性变形，MoSi2材料的磨损机制主要表现为疲劳磨损和磨粒磨损。高硬度CrWMn钢适合作MoSi2的配副材料。     

碳化硅晶须生长机理的研究

用扫描电子显微镜对实验所制备样品进行形貌观察,用X衍射仪对样品进行了标定。结果表明,实验所得样品为β—SiC晶须。对SiC晶须的生成反应进行了热力学计算,并从动力学形核及晶体结构的角度分析了SiC晶须生长的机理。     

用金尾矿合成Ca-α-SiAlON/SiC粉体

以河南灵宝金矿尾矿为主要原料,配入适量硅砂和分析纯CaO调整组分,利用碳热还原氮化法合成Ca-α-SiAlON/SiC粉。结果表明：Ca-α-SiAlON的形成与体系温度及CaO掺量有关。随反应温度升高,反应产物依次为SiC、α-Si₃N₄、β-Si3N4和Ca-α-SiAlON,α-Si₃N₄、β-Si₃N₄和SiC是合成Ca-α-SiAlON的中间产物。在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为5 h,CaO按化学计量（4.2%）配入的条件下,可获得良好的Ca-α-SiAlON和SiC复合产物,其中Ca-α-SiAlON相对比例约占72%,形貌为柱状晶。     

热喷涂用NiCrCoAlY-MoSi2纳米复合粉体制备与表征

以MoSi2粉和NiCrCoAlY粉为原料,氩气做保护气,采用高能球磨技术成功制备了NiCrCoAlY-MoSi2纳米金属陶瓷复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、振实密度仪和松装密度仪等对粉体的微观组织、晶粒尺寸和性能进行了表征和分析。结果表明:NiCrCoAlY-MoSi2粉体高能球磨30 h,纳米级强化相MoSi2均匀弥散分布在粘结相NiCrCoAlY上,平均晶粒尺寸为25 nm。该粉体由大量椭圆形颗粒和少量细小团聚颗粒组成,流动性能明显改善,可稍加过筛后直接用于热喷涂。