碳短纤维-ZrB2陶瓷基复合材料的制备与性能研究

对ZrB2-Sic（ZS）材料和碳短纤维，ZrB2-SiC（ZSC）材料的断裂韧性、室温至900℃弯曲强度进行了测试和研究。结果表明：短纤维的加入可以显著提高材料的断裂韧性、从4．25MPa．m^1/2提高到6．56MPa．m^1/2，纤维拔出和脱粘以及裂纹的桥接和偏转是材料断裂韧性提高的原因；ZS和ZSC材料弯曲强度从室温到900℃经历了不同的过程，但都是两种因素共同作用的结果，即温度升高，晶界软化所带来的对裂纹的愈合作用与温度升高所带来的界面结合强度下降的作用。     

ZrO2-ZrB2复合材料的发展

自从发现了氧化锆陶瓷的变形韧化之后 ,人们就一直在致力于开发能够发挥四方晶系ZrO2 优良韧性的陶瓷复合材料。有报道说 ,比利时Katholieke大学冶金和材料工程系的B Basu及其同事的研究目标之一就是开发具有更好韧性的ZrO2 基复合材料。市场上能够买到的粉末是涂有2 8mol%Y2 O3 的ZrO2 (Tioxide YZ5N )、无Y2 O3 的ZrO2 (Tosoh TZ 0 )和其沉积3mol%Y2 O3 的ZrO2 (Tosoh TZ 3Y)。混合的ZrO2 粉末 (TM2 5和TM 2 )是Toso hTZ 3Y (T3)和TosohTZ 0 (T0 )的粉末混合物。与此同时 ,利用由德国AlphaCo 提供的市售ZrB2 粉末 (…     

MoSi_2/ZrB_2基超高温陶瓷SPS制备研究

ZrB2具有良好的抗氧化、抗热震和抗烧蚀性能。采用放电等离子体烧结(SPS)工艺,添加体积分数为10%~20%的MoSi2烧结助剂,选取不同的烧结参数,制备出超高温陶瓷成品。经测试,ZrB2-15%MoSi2(体积分数)体系的陶瓷致密度可达99.88%,维氏硬度可达1 612,通过SEM分析,该陶瓷具有典型的核(ZrB2)-壳(MoSi2、MoB)结构,可以作为高超声速飞行器热防护用陶瓷材料的候选方案。     

PIP法制备陶瓷基复合材料构件的弯曲性能研究

采用先驱体转化工艺(PIP)制备三维炭纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(3D-Cf/SiC)构件。通过三点弯曲强度方法分析构件材料的弯曲性能及破坏规律。研究表明:采用三维炭纤维编织的陶瓷基复合材料构件,其复合材料基体的主要成分为β-SiC,材料具有较高的弯曲性能,可达511MPa,构件材料与采用同种PIP工艺制备的3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料相比较,强度降低26.4%,这可能是由制备的构件其致密度较低以及后续加工等因素所致。3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料在弯曲断裂过程,材料纤维与纤维束被大量拔出,表现出类似金属的较好假塑性断裂特征。     

基于非均匀成核法制备ZrB2/B4C陶瓷复合材料

以ZrOCl2·8H2O和B4C为主要原料,采用非均匀成核法、原位生成和无压烧结技术制备出ZrB2/B4C陶瓷复合材料.重点探讨了烧结温度对ZrB2/B4C陶瓷复合材料组织结构和性能的影响.结果表明,随着烧结温度的升高,ZrB2/B4C陶瓷复合材料的密度和硬度均为先升高后降低.材料的最佳烧结温度为2060 ℃,烧结时间为0.5 h.在最佳烧结工艺条件下,ZrB2/B4C陶瓷复合材料的相对密度、硬度和断裂韧性分别为96% T.D,42.3 GPa和4.7 MPa·m1/2.     

Y2O3掺杂ZrB2-SiC基超高温陶瓷的抗烧蚀性能

为改善ZrB2-SiC基超高温陶瓷的抗氧化和抗烧蚀性能,在制备过程中加入Y2O3。用氧乙炔火焰法来考察ZrB2-SiC-Y2O3的抗氧化和抗烧蚀性能。采用SEM和XRD分析烧蚀前后形貌及物相。材料在加热和冷却过程中没有出现开裂现象,说明其具有良好的抗热冲击性能。微观组织分析表明,氧化层主要由4层组成,且氧化层与基体层没有明显的剥离。结果表明:Y2O3的添加可以将氧化产物中的高温稳定相稳定到室温,减少由于相变发生的体积膨胀,改善氧化层与基体层的粘结性能。     

基于非均匀成核法制备ZrB2／B4C陶瓷复合材料

以ZrOCl2·8H2O和B4C为主要原料，采用非均匀成核法、原位生成和无压烧结技术制备出ZrB2／B4C陶瓷复合材料。重点探讨了烧结温度对ZrB2／B4C陶瓷复合材料组织结构和性能的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，ZrB2／B4C陶瓷复合材料的密度和硬度均为先升高后降低。材料的最佳烧结温度为2060℃，烧结时间为0．5h。在最佳烧结工艺条件下，ZrB2／B4C陶瓷复合材料的相对密度、硬度和断裂韧性分别为96％T．D，42．3GPa和4．7MPa·m^1/2。     

ZrB_2-SiC陶瓷基复合材料抗氧化性能的研究

将C纤维增强不同成分配比的ZrB_2-SiC复相陶瓷在1400 ℃下进行静态抗氧化实验,研究了成分配比及氧化时间对材料氧化过程的影响.通过分析氧化后材料的氧化增重率、氧化试样的背散射电子照片,研究氧化过程中ZrB_2-SiC陶瓷微观结构的变化,在此基础上探讨该温度下材料氧化的微观机制.结果表明,氧化初期形成的玻璃相在试样表面形成了一层有效的保护层,这层氧化膜保护层使得该复相陶瓷的氧化机制由反应控制向扩散控制转变,并阻止了材料内部被进一步氧化,且随氧化时间的延长这种保护作用更为明显.     

硅酸铝短纤维铝基复合材料耐磨性研究

本文研究了以硅酸铝短奸维作增强体，工业纯铝L00，铸造铝合金ZL101为基体的复合材料耐磨性。并与以颗粒状Al2O3为增强体进行对比。结果表明：硅酸铝纤维／ZL101复合材料的耐磨性为ZL101的321倍。在相同摩擦条件下，基体相同的铝基复合材料，以硅酸铝短纤维作增强体较以颗粒Al2O3为增强体有着更高的耐磨性。应用摩擦理论推导了磨损方程Ws=1/3·K/α·P/σm·1/[(1 Ef/Ew)·Vf/(1-Vt)与实测吻合。     

热处理对铸铁基多孔陶瓷复合材料组织与性能的影响

研究了热处理对铸铁基多孔陶瓷复合材料组织与性能的影响，结果表明，热处理正火，淬火均可不同程度地提高该复合材料的整体强度与耐磨性，而不影响铸铁－陶瓷的界面结构及材料的透气性。     

颗粒增强钢基耐磨复合材料的制备、组织与性能

采用铸渗法成功制备出ZTA(ZrO2增韧A12O3)陶瓷颗粒增强合金钢基耐磨复合材料.制备方法:将陶瓷颗粒与自制粘结剂混合填充到具有一定型腔的模具中,加压凝固后获得多孔连通的陶瓷预制体;将预制体固定到铸型中,浇注合金钢,浇注温度1 500--1 560℃,金属液铸渗预制体获得局部复合的耐磨复合材料.结果表明:铸渗效果良好,陶瓷颗粒与合金钢基体界面结合紧密,无缩孔、裂纹等缺陷;陶瓷颗粒在复合材料中的体积分数为42％～56％;在三体磨料磨损条件下,ZTA/合金钢复合材料的抗三体磨料磨损性能是合金钢基体的4.37倍.     

氧化铝陶瓷基复合材料的制备与微观组织

采用燃烧合成法在陶瓷和石墨铸型中成功制备了Al2O3-Cr和Al2O3-(Cr2O3)-Cr陶瓷基复合材料。通过热力学计算与分析，探讨了AlO3和Cr2O3稀释剂与反应起始温度、绝热温度的关系。加入稀释剂使反应起始温度升高，而绝热温度降低。研究了稀释剂和冷却条件对复合材料微观组织的影响。改变稀释剂配比可得到Al2O3和Al2O3-Cr2O3固溶体基复合材料，在稀释剂含量适当时，金属Cr相细小、均匀地分布于氧化铝陶瓷基体，尺寸达到亚微米级；石墨型所得试样组织的均匀性和微细度优于陶瓷铸型。     

陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能(英文)

采用添加剂热压烧结制备了短纤维增韧氮化硅基复合材料,并对材料的力学性能和微观结构进行了分析和讨论.结果表明:Y_2O_3-La_2O_3添加剂促进了α-Si_3N_4→β-Si_3N_4的相转变,这个体系经过1800 ℃的热压烧结后,其中的碳纤维产生退化.而经过1600 ℃热压烧结的含LiF-MgO-SiO_2添加剂的体系中,纤维保持完好,晶粒没有发生相转变.两个体系的复合材料的断裂韧性值均高于氮化硅基体的值,其提高幅度均接近20%,这归因于纤维拉拔、裂纹偏转和界面松解机制.     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.     

燃烧合成法制备Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料

利用燃烧合成法制备了Al2O3-TiB2多孔陶瓷基复合材料,研究了燃烧合成反应的热力学、预制坯密度、稀释剂以及复合助燃剂对多孔体系和组织形成的影响。结果表明,加入适量稀释剂以及复合助燃剂对多孔组织的形成有很大帮助。稀释剂含量增加,孔尺寸减小;复合助燃剂加入降低了反应的点燃温度,有利于反应的原位进行,获得了孔尺寸分布均匀,孔径变化范围较小的多孔陶瓷基复合材料。     

硅酸铝短纤维增强AZ91复合材料的制备

以晶化的硅酸铝短纤维为增强体，以偏磷酸铝为粘结剂，把干法和湿法结合起来制做预制块，采用挤压浸渗工艺制备AZ91镁基复合材料，结合光学显微镜和扫描电镜进行铸造缺陷和显微组织分析。结果表明，中性的磷酸铝溶液是制备硅酸铝短纤维增强镁基复合材料（Al2O3-SiO2/AZ91）的最合适的预制块用粘结剂之一；采用复合挤压工艺可以有效防止或减轻金属基复合材料的组织缩松。     

Microstructure and Mechanical Properties of Cu Matrix Composites Reinforced byTiB2/TiN Ceramic Reinforcements

Cu matrix composites reinforced by TiB₂/TiN ceramic reinforcements (Cu/TBN composites) were prepared by hot pressing method. Prior to the hot pressing, Cu/TiB₂/TiN composite powders (CTBN powders), which were used as the starting materials of Cu/TBN composites, were fabricated by self-propagating high-temperature synthesis method. The CTBN particles were found to be in a special core-shell structure with a Cu-Ti alloy core and a TiB₂/TiN ceramic shell. The test results presented obvious improvements in mechanical properties. The highest ultimate tensile strength reached up to 297 MPa, 77 MPa higher than that of Cu. And the highest hardness reached up to 70.7 HRF, 15.7 HRF higher than that of Cu. A comparative study indicated that the core-shell structured particles could bring about more obvious strengthening effect than the traditional irregularly shaped particles, which was due to the improved Cu/ceramics interfacial bonding, the linkage strengthening effect of both TiB₂ and TiN, and higher load bearing ability of the core-shell structured reinforcements.     

碳纳米管/ZM5镁合金复合材料的制备与力学性能研究

采用搅拌铸造法制备了碳纳米管/ZM5镁合金复合材料,研究了搅拌法加入碳纳米管的工艺特点,测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析.研究结果表明：当搅拌温度接近于ZM5镁合金液相线温度时,碳纳米管能较好的加入到镁合金熔体中.与基体合金相比,复合材料的抗拉强度、弹性模量、显微硬度显著增加,伸长率最大可提高110%,但是碳纳米管加入量过多会导致偏聚,使力学性能下降.碳纳米管能细化复合材料的晶粒组织,并且起搭接晶粒和承载变形抗力的作用.     

铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料

采用正交试验方法研究了纳米碳管加入量、复合温度、搅拌时间等关键工艺参数对用铸造方法制备纳米碳管增强镁基复合材料过程的影响，并探讨了这些工艺参数对复合材料力学性能和显微组织的作用。试验结果表明，纳米碳管(CNTs)加入能明显细化复合材料的晶粒组织，提高了复合材料的抗拉强度和伸长率，且在所探讨的3个工艺参数中，CNTs对材料的力学性能影响最大，其含量约为1．0％时力学性能最好；其次是温度取较低(680℃)为好；搅拌时间在3min时，其综合性能较好。另外，给出了材料拉伸强度较好和伸长率较好的3个影响因素的最优组合。