碳化钨/钢基复合材料的界面重熔

用等离子快速烧结(SPS)法烧结制备碳化钨/钢基复合材料,然后用真空管式炉对其进行界面重熔,研究了重熔温度对界面反应的影响以及界面反应区的生成机制。结果表明,界面反应可在固态条件下发生,且随着重熔温度的提高界面反应区的宽度呈增大的趋势。界面反应的产物为Fe3W3C,其形成过程为:在约1314℃碳化钨颗粒内部发生反应2WC→W2C+C,然后在约1341℃发生W2C与基体的反应生成Fe3W3C。     

反应硼化烧结法制备三元硼化物基耐磨覆层材料

用反应硼化烧结法在 12 90℃± 5℃下真空烧结成功制备出三元硼化物基硬质覆层材料YF - 1,其表面硬质覆层的硬度可达 82 - 90HRA。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)和电于探针 (EPMA)对YF - 1的显微结构进行了分析 ,结果表明 :表面硬质覆层材料主要是由三元硼化物基硬质相和铁基粘结相组成 ,硬质相Mo2 FeB2 是在真空烧结过程中原位反应生成的 ;硬质覆层和基体Q2 35钢的界面为一较大区域 ,界面结合良好。对YF - 1进行的磨损试验表明此种覆层材料具有优异的耐磨性     

界面反应对Cu35Ni25Co25Cr15多主元合金/金刚石复合材料磨损性能的影响

金刚石超硬磨具在高端芯片加工、3C陶瓷等领域发挥的作用日益重要,粘结相与金刚石的界面结合情况在很大程度上影响了金刚石超硬复合材料的力学和磨损性能。为了研究粘结相和金刚石的界面结合情况,采用放电等离子烧结方法制备了Cu₃₅Ni₂₅Co₂₅Cr₁₅多主元合金/金刚石复合材料,通过热力学计算和实验研究了粘结相和金刚石颗粒的界面反应。结果表明：烧结过程中,金属粘结相中的Cr元素与金刚石在界面处发生了化学反应,生成Cr-C化合物,且Cr-C化合物层的厚度随着烧结温度的升高而增加。当烧结温度达到950℃时,Cr-C化合物反应层均匀连续,厚度大约为1.1μm。复合材料粘结相与金刚石颗粒的粘结系数随着Cr-C化合物层厚度的增加而增大。摩擦磨损测试表明,在900℃和950℃烧结的样品表面,粘结相在摩擦过程中首先被磨除,金刚石随后露出,而Cr-C界面反应层有助于保持对金刚石颗粒的把持能力,提高复合材料的磨削性能。因此,适当的界面反应可提升金刚石复合材料的服役性能。     

Cu-Fe基粉末烧结金刚石复合材料界面结合特性

以Cu-Fe基粉末为基体材料,在真空压力烧结条件下制备了金刚石复合材料。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等研究粉末与金刚石颗粒界面结合特性。结果表明,930℃、15MPa烧结温度和压力下,烧结胎体中Fe原子向金刚石表面扩散,形成一定厚度的扩散层,并与金刚石中的C发生化学反应生成Cfe15,呈非连续层片状分布于金刚石颗粒表面,实现了金刚石颗粒与金属的化学键结合。     

基于银纳米颗粒墨水在柔性基材表面制备导电薄膜及其电阻率

通过两相界面反应制备出小尺寸银纳米颗粒,用喷墨打印技术和热处理工艺在柔性PET基材表面制备导电薄膜。用紫外-可见光吸收光谱、透射电镜和能谱研究了银颗粒粒径、微结构和成分,结果表明所合成的颗粒为多晶结构,粒径为2～5nm。用扫描电镜和四探针薄膜电阻率测量法研究了热处理温度、时间与薄膜形貌、电阻率之间的关系,结果表明柔性PET塑料表面的银颗粒在150℃条件下处理30min,可获得表面平整、无明显裂纹、电阻率～6.4μΩ.cm的导电薄膜。     

界面改性对SiC_p/Cu复合材料热物理性能的影响

采用热压烧结法成功制备SiC_p/Cu复合材料。采用溶胶-凝胶工艺在SiC颗粒表面制备Mo涂层,研究Mo界面阻挡层对复合材料热物理性能的影响。结果表明:过氧钼酸溶胶-凝胶体系能够在SiC颗粒表面包覆连续性、均匀性较好的MoO_3涂层,最佳工艺配比为SiC∶MoO_3=5∶1(质量比)、过氧化氢∶乙醇=1∶1(体积比),SiC表面丙酮和氢氟酸预清洗处理有利于MoO_3涂层的沉积生长。MoO_3在540℃第一步氢气还原后转变为MoO_2,MoO_2在940℃第二步氢气还原后完全转变为Mo,Mo涂层包覆致密完整。热压烧结SiC_p/Cu复合材料微观组织致密均匀,且相比原始SiC颗粒增强的SiC_p/Cu,经溶胶-凝胶法界面改性处理的SiC_p/Cu复合材料热导率明显提高,SiC体积分数约为50%时,SiC_p/Cu复合材料热导率达到214.16W·m~(-1)·K~(-1)。     

Pt/YSZ电极烧制工艺研究

借助交流阻抗谱测试技术和扫描电镜,研究了Pt/YSZ电极烧制工艺条件对其性能的影响.研究表明,制作Pt/YSZ电极时烧结温度越高,电极阻抗越大,氧传感器响应越慢,但O2的电极还原反应速率控制步骤(＞600℃,吸附氧原子Oatm在Pt表面向YSZ的扩散过程;＜500℃,气相O2分子在Pt/YSZ界面附近的解离吸附过程)未发生变化;电极烧结的升/降温速率对电极阻抗和氧传感器响应时间有显著影响,降温速率增大还会使电极反应激活能发生突变(＞600℃,激活能由169kJ/mol突然增至(217±4)kJ/mol);当Pt/YSZ电极工作温度＜500℃时,其最优烧制工艺为烧结温度700℃,升/降温速率0.5～1℃/min.     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

RAFM钢表面粉末包埋法制备低活性渗铝层工艺研究

采用粉末包埋法在中国低活性铁素体马氏体钢(RAFM)基底上制备了低活性渗铝层,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对渗铝层的形貌和成分进行了分析。结果表明:低活性渗铝层表面铝含量(原子分数)约40%,主要由厚度为15~20μm的FeAl、Fe3Al及α-Fe(Al)相组成,该渗铝层表面易发生烧结。为避免表面烧结,重点研究了渗铝温度对渗铝层表面形貌的影响,当温度较高(750℃)时,表面产生大量渗铝剂颗粒烧结;当温度较低(650℃)时,表面无烧结但渗铝层生长不完整且存在较多孔洞;700℃下表面无烧结且渗铝层致密完整。     

Al_2O_3修饰3D-SiC/Al复合材料的制备与性能

用Al_2O_3作为界面修饰剂,通过反应烧结,在SiC颗粒之间形成莫来石界面,制备SiC预制件,采用无压熔渗法制备3D-SiC/Al互穿式连续结构复合材料。基于正交实验研究了Al_2O_3添加量、预制件烧结时间、熔渗温度和熔渗时间对3D-SiC/Al复合材料抗弯强度和热导率的影响。实验结果表明,Al_2O_3添加量对复合材料抗弯强度和热导率影响显著,复合材料获得最大抗弯强度344 MPa和热导率165 W/(m·K)的制备工艺为:氧化铝添加量2.0%(原子分数),预制件烧结时间2h,熔渗温度950℃,熔渗时间1h。     

电熔MgAl2O4对Al2O3-MgAl2O4复合耐火材料高温蠕变性能的影响

以烧结板状刚玉和电熔镁铝尖晶石为原料、磷酸为结合剂,在1680℃下制备了刚玉-镁铝尖晶石复合耐火材料样品。在1500℃、0.2 MPa的条件下保温50 h测试试样高温蠕变性能,采用XRD、SEM和EDS分析蠕变前后试样的物相组成及显微结构,分析镁铝尖晶石添加量对刚玉-镁铝尖晶石复合耐火材料高温蠕变性能的影响。结果表明:刚玉-镁铝尖晶石复相材料较纯刚玉材料有着更好的抗蠕变性。镁铝尖晶石骨料在蠕变过程中会与氧化铝基质之间发生固溶反应而在尖晶石颗粒周围形成二次尖晶石层,有效连接了基质与骨料,提高了试样的抗蠕变性。在二次尖晶石层形成的过程中由于Mg;有着更高的迁移速率和在反应界面两侧较高的厚度比,会诱发柯肯达尔效应,导致界面处空位大量积累和孔隙的产生。     

PZT纳米材料低温合成及性能研究

用Pb(NO3)2、ZrOCl28H2O(或Zr(NO3)4·5H2O)与TiO2在160℃反应4 h生成PZT纳米材料.对制备的PZT纳米材料进行了XRD、TEM、SEM、XRF及热分析研究.生成的PZT晶粒为大小均匀的球形颗粒,平均直径为5～10nm,这些纳米颗粒团聚成规则的方形.通过调节反应条件可改变PZT产物的形貌,得到PZT的片或棒.并对水热反应PZT纳米材料晶体生长的机制进行了探讨.对PZT纳米粉体制备的块体材料进行了烧结和介电性能研究.其烧结温度大大降低,在1150℃即可烧结成瓷,样品收缩率为9.3%.烧结后PZT的晶粒形貌与烧结温度有关.其介电性能随频率的稳定性好.     

Ni-Al喷涂层反应烧结时界面结构的择优演变

将Ni-Al混合粉（93wt%Ni 7wt%Al）。在不引起反应的条件下喷涂于A3钢基材表面,通过中温反应烧结处理,观察涂层烧结前后界面微观组织的变化,结果表明,涂层中反应时首先生成Ni2Al3并转化为NiAl3,基材与涂层出现了冶金结合,界面上首先成成了以铁为基,Ni、Al为溶质的固溶体,界面结构呈现出择优演变的现象。     

Y2O3对反应烧结制备Si3N4多孔陶瓷的影响

采用Si粉混合Si3N4粉反应烧结工艺方法制备Si3N4多孔陶瓷,研究了烧结助剂Y2O3对Si3N4多孔陶瓷的相组成、微观结构、显气孔率和强度的影响,结果表明:在高纯N2气氛,1350℃保温12h条件下,添加5% Y2O3(质量分数)的Si与Si3N4混合粉中粉体颗粒界面位置形成微晶中间相,使硅粉完全氮化并全部生成Si3N4,新生成的的Si3N4有效桥联原料中颗粒,使得多孔陶瓷在显气孔率略降的同时抗折强度由无烧结助剂时的28.1MPa提高到45.2 MPa.     

AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料的高温氧化行为

为了探讨AlMgB_(14)-30%TiB_2(质量分数)复合材料的高温氧化行为,采用电场激活与压力辅助烧结(FAPAS)法制备了这一复合材料。以SX2-4-10箱式电阻炉高温氧化10 h(600~1 000℃),研究了其不同温度下的氧化行为;采用X射线衍射仪(XRD)分析了其氧化表面的相结构,以扫描电子显微镜(SEM)观察氧化后的表面和截面形貌。结果表明:AlMgB_(14)-30%TiB_2复合材料在600℃时发生氧化反应,相为TiB_2,AlMgB_(14)相发生氧化反应的温度为800℃;氧化温度达到1 000℃时,氧化层表面由一层玻璃状的B2O3组成。     

高锡含量锗锡合金和镍反应的形貌研究

本文详细研究了高锡含量锗锡合金(Ge_(0.92)Sn_(0.08))与镍在退火条件下的反应。通过表层电阻测试、原子力显微镜和透射电镜等表征手段,我们分别研究了镍锗锡材料在300℃、400℃、500℃温度下退火后的表面和界面形貌。研究表明:与镍和锗反应相比,镍和锗锡材料反应生成的镍锗锡薄膜热稳定性变差,退火温度400℃后镍锗锡薄膜表层电阻就迅速增加,样品表面变得不连续,团聚为平均长度200nm左右的岛状晶粒,样品表面和界面与电学性质都遭到了破坏。     

铜粉和镍粉烧结体相界面及其性能的试验研究

利用固相烧结的方法将铜和镍混合粉制成块状烧结体，用光镜、电镜和X射线衍射仪研究了铜-镍烧结体的密度和硬度，以及烧结过程中铜粉和镍粉颗粒之间界面的迁移情况。研究发现，铜粉和镍粉烧结体的密度和硬度随烧结温度的升高和保温时间的延长，以及含镍量的增加呈现下降的趋势。铜粉和镍粉在反应过程中，只有镍粉颗粒进入铜粉颗粒、铜几乎不进入镍，界面单向迁移、单向空位扩散是其密度和硬度下降的主要原因。     

SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为

为了研究金属基复合材料在剧烈塑性变形(SPD)过程中增强颗粒与金属基体的界面连接机制,通过等径角挤扭(ECAP-T)工艺在较低温度下制备块状10wt%SiCP/Al基复合材料,并对经过1、2和4道次ECAP-T变形的SiC颗粒与纯Al之间的界面反应以及元素扩散进行了研究。通过TEM和XPS研究了界面和元素扩散,结果表明:即使在较低的外界制备温度下,Al和SiC颗粒表面的SiO2层也能够发生反应,形成主要由Al2O3组成的界面层。相比理论计算值,ECAP-T变形可以将Al的扩散系数提高约1016倍,增强扩散的原因主要是ECAP-T变形促使界面温度升高,且在铝基体内产生空位、位错和晶界等高密度晶格缺陷。     

分流法低湿露点发生装置的研制

采用分流法原理研制了一套低湿露点发生装置。该装置能发生的露点范围为-70～+20℃,稳定性在-70～-50℃露点范围内优于±0.05℃;在-50～-20℃露点范围内优于±0.03℃;在-20～+20℃露点范围内优于±0.02℃。在电脑屏幕上输入需发生气流的露点值,装置即可自动发生所需要的恒定露点的气流,利用自动检定功能,设定需发生气流的露点及各点之间的间隔时间自动按顺序地发生不同露点的气流。装置适合于各类露点仪和气体中微量水分分析仪器的计量检定与校准。     

SiC颗粒的高温氧化动力学

研究了SiC颗粒在927℃、1027℃和1127℃空气中的高温氧化动力学.结果表明,温度越高SiC颗粒的氧化速率常数越大,氧化反应越容易进行;SiC颗粒的高温氧化分为氧化前期和氧化后期两个阶段.氧化前期的反应速率受界面化学反应的控制;氧化后期受扩散控制,其表观活化能远比氧化前期的大.SiC颗粒的高温氧化过程符合两个阶段式模型:氧化前期的氧化速率常数k_c=143.37exp(-70994/RT)(mg·m~(-2)·min~(-1)),氧化后期的氧化速率常数k_D=3.61×10~8exp(-192758/RT)(mg·m~(-2)·min~(-1)).