Si3N4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用ＡＥＭ和ＨＲＥ他添加纳米ＳｉＣ颗粒和同时添加纳米ＳｉＣ颗粒及ＳｉＣ晶须的两种Ｓｉ３Ｎ４复陶瓷材料的微观组织和断裂机制。结果表明,部分ＳｉＣ颗粒分布在ＳｉＣ晶内,ＳｉＣ晶须分布在Ｓｉ３Ｎ４晶粒之间,ＳｉＣ颗粒和晶须与Ｓｉ３Ｎ４界面之间不存在第二相组织,非晶组织大多分布在Ｓｉ３Ｎ４三叉晶界。断裂裂纹主要沿晶界和相界面扩展,也可能穿过少数Ｓｉ３Ｎ４晶粒。当裂纹扩展遇到ＳｉＣ颗粒和／或ＳｉＣ晶须时,会     

Si3N4基层状复合陶瓷材料的室温与高温性能

采用凝胶注模成型-浸涂-热压烧结工艺制备出了SiC晶须增韧Si3N4基层状陶瓷复合材料,并对这一材料的室温及高温力学性能、微观结构及增韧机理进行了研究.结果表明,采用层状结构可使陶瓷材料的断裂韧性大幅度提高,但抗弯强度有所下降.层状陶瓷复合材料的增韧机理主要是由于弱的界面层对裂纹扩展产生偏折,形成界面裂纹而使断裂路径大大增加.高温性能试验条件下,由于界面层中玻璃相的融化,界面对裂纹的偏折作用消失,造成材料性能的显著下降.     

添加WC对纳米Si_3N_4陶瓷组织和力学性能的影响

采用热压烧结制备了纳米Si3N4-WC复合陶瓷,研究了WC颗粒的添加对纳米Si3N4陶瓷组织与力学性能的影响。试验结果表明:纳米Si3N4-WC复合陶瓷的基体显微组织由粒径小于100nm的等轴晶粒构成,WC以独立颗粒的形式存在,对显微组织影响不大;纳米Si3N4-WC复合陶瓷的硬度随WC含量的增加而升高,但低于单相纳米Si3N4陶瓷,添加适量的WC颗粒可以提高纳米Si3N4陶瓷的断裂韧性,但对抗弯强度影响不大。     

GH4738合金断口附近的组织特征与持久寿命的关联性研究

通过系列高温持久试验,结合光学金相显微镜、扫描电镜组织分析及EBSD分析,研究了GH4738合金持久断口附近晶粒尺寸分布、析出相及断口附近变形特性与持久寿命的关联性。结果表明,GH4738合金持久断口部位纵截面的组织特征与持久断裂的动态过程完全一致,更能反映高温裂纹扩展的过程,纵截面靠近断裂面部位,大都有沿晶界扩展的二次裂纹存在,与持久断口基本以沿晶解理断裂完全一致。对比夹持部位及断裂部位晶界碳化物及晶内γ'相分布,发现两部位晶界碳化物及晶内γ'相的大小、数量均无明显差异,晶界晶内相分布对高温持久性能影响较小。初始晶粒(即持久试样夹持部分晶粒)分布是影响持久寿命的主要原因,初始晶粒尺寸较大,持久变形机制以晶界滑移及晶内协调,因而持久寿命较长;初始晶粒尺寸较小时,持久应变主要集中于晶界,应变集中明显,极易出现裂纹而显著降低合金的持久寿命。     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷的制备、性能及微观结构

在微米Si3N4基体中加入纳米Si3N4及TiC颗粒,以Al2O3和Y2O3作为助烧结剂,通过热压烧结制备了Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料.结果表明通过添加分散剂和利用超声分散,调节pH值得到分散良好的混合粉料;加入纳米TiC及Si3N4颗粒可明显细化晶粒,促进基体材料双峰结构的形成,提高复合材料的致密度和力学性能;含10ω/%Si3N4和15ω/%TiC纳米颗粒时复合陶瓷材料具有最佳的抗弯强度和断裂韧性,分别得到峰值1010 MPa和7.5 M Pa·m1/2,硬度HV达到15.65 GPa.采用SEM和TEM等手段分析了材料的微观结构.     

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。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料的动态断裂行为研究

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),利用动态SEM原位拉伸方法研究了纳米复合材料的断裂行为.结果表明:微裂纹主要在晶界上的β-Mg17Al12处萌生,并沿着晶界上的脆性相不断开裂和连接向前扩展,由于颗粒和界面的阻碍,裂纹扩展路径较长.AZ91D合金的裂纹也主要沿着晶界上的脆性相不断向前扩展,但裂纹扩展路径比较平坦,AZ91D合金在加载初期就萌生出大量的裂纹.     

可加工Si3N4／BN复相陶瓷的制备及性能研究

采用化学溶液法混料，然后用氢还原氮化法制备出具有包覆结构的Si3N4／BN纳米复合粉体，复合粉热压后获得较高强度，同时又具有良好加工性能的复相陶瓷。扫描电镜(SEM)，X射线衍射(XRD)分析表明：复相陶瓷中氮化硼以六方晶(h-BN)均匀分布于以α-Si3N4为基体相的晶界与晶内，并抑制α-Si3N4的晶粒长大使基体晶粒细化。良好加工性能的获得是由于h-BN易沿其层间解理以及h-BN与α-Si3N4两相由于热膨胀失配产生的弱界面易在剪切方向剥层所致。     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试 ,初步探讨了ZrO2 SiC颗粒对MoSi2 基体材料的强韧化效果和机制。结果表明 ,材料复合具有较好的强韧化协同效应 ,复合材料中ZrO2 相和少量SiC颗粒在基体的间层作用 ,可抑制MoSi2 晶粒长大 ;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征 ;ZrO2 SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高 ,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试,初步探讨了ZrO2+SiC颗粒对MoSi2基体材料的强韧化效果和机制.结果表明,材料复合具有较好的强韧化协同效应,复合材料中ZrO2相和少量SiC颗粒在基体的间层作用,可抑制MoSi2晶粒长大;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征;ZrO2+SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧.     

DIELECTRIC PROPERTIES OF NANO Si/C/N COMPOSITE POWDER AND NANO SiC POWDER AT HIGH FREQUENCIES AND MICROSTRUCTURE CHARACTERIZATION

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｒｅｃｅｉｖｉｎｇｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｓｐｒａｃｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｇｏｏｄｐｒｏｓｐｅｃｔ,ａｎｄｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ＴｈｅｎａｎｏＳｉ／Ｃ／ＮｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｗｄｅｒａｎｄｎａｎｏＳｉＣｐｏｗｄｅｒｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔｓｉｎｃｅｔ…     

Si3N4(p)/SiC(w)协同复合MoSi2材料的强韧化及机理研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机研究MoSi_2-Si_3N_(4(p))/SiC_(w)复合材料的结构、形貌、硬度、断裂韧性,并对SiC晶须和Si_3N_4颗粒复合强韧化MoSi_2的机理进行了探讨.结果表明,SiC晶须和Si_3N_4颗粒对MoSi_2具有协同强韧化作用,MoSi_2-20%Si_3N_(4(p))-20%SiC_(w)(体积分数,下同)复合材料的抗弯强度达427 MPa,室温断裂韧性达到10.4 MPa·m~(1/2),均高于单一强韧化剂的强韧化效果.MoSi_2-20%Si_3N_(4(p))-20%SiC_(w)复合材料的强化机理为细晶强化和弥散强化;韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转与分支和微桥接韧化.     

Mechanism of toughening and strengthening of Si3N4／SiC／ZrO2 nanocomposites

1　INTRODUCTIONInnumerousceramicmaterials ,Si3N4 ceramiciscalled“omnipotentchampion”.Itisnotonlyagoodconstructionmaterialappliedinhightemperature ,butalsoanewfunctionmaterial[1,2 ] .Withthedevel opmentofnanocomposites ,theapplicationinvestiga tionofnewtypeSi3N4 ceramicconstructionmaterialshasenteredanewage .Ithasvastappliedperspec tive[39] .ButthelowtoughnessistheobstacleoftheapplicationofSi3N4 ceramicmaterials ,sohowtoim provethetoughnessofSi3N4 ceramicmaterialsisanurgentproblem .T…     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF SiC W/BAS (BaAl 2Si 2O 8) GLASS CERAMIC COMPOSITE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢＡＳ（ＢａＯＡｌ２Ｏ３ＳｉＯ２）ｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｃｅｌｓｉａｎａｓｍａｉｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｈａｓｅａｒｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｔｒｉｃｅｓｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｆｉｂｅｒｏｒｗｈｉｓｋｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｄｕｅｔｏｔｈｅｈｉｇｈｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ（１７６０℃）ａｎｄｇｏｏｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｅｌｓｉａｎ．Ｃｅｌｓｉａｎｗｉｔｈｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｔａｂ…     

Si粉粒径及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响

将平均粒径为75 μm和48 μm、质量分数为0%~8%的Si粉分别添加到SiC陶瓷材料中,在1550℃下保温3 h烧成,研究Si粉粒径及其添加量对SiC陶瓷材料烧结性能、力学性能和显微结构的影响。结果表明:添加不同粒径及质量分数的Si粉可改善SiC陶瓷材料的显微结构,提高其烧结性能和力学性能;在一定范围内,较小粒径的Si粉更有利于形成均匀、致密的SiC烧结体,大幅提升SiC陶瓷材料的性能;当Si粉粒径为48 μm且添加的质量分数为4%时,SiC陶瓷材料的烧结性能和力学性能较优,其体积密度和显气孔率分别为2.58 g/cm3和13.5%,抗弯强度和洛氏硬度分别为25 MPa和115 HRB。      

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

DESIGN AND PREPARATION OF SILICON NITRIDE COMPOSITE WITH HIGH FRACTURE TOUGHNESS AND NACRE STRUCTURE

ＤＥＳＩＧＮＡＮＤＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮＯＦＳＩＬＩＣＯＮＮＩＴＲＩＤＥＣＯＭＰＯＳＩＴＥＷＩＴＨＨＩＧＨＦＲＡＣＴＵＲＥＴＯＵＧＨＮＥＳＳＡＮＤＮＡＣＲＥＳＴＲＵＣＴＵＲＥＹＨｕａｎｇ；Ｈ．ＮＨａｏ；Ｙ．Ｌ．ＣｈｅｎａｎｄＢ．Ｌ．Ｚｈｏｕ（１）Ｄｅ...     

纳米SiC和添加剂ZrO2对Al2O3基纳米复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用极性分散剂,在微米Al2O3基体中加入微米ZrO2和纳米SiC颗粒,用真空热压法制备出了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并研究了微米ZrO2和纳米SiC的添加对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织及其性能的影响.结果表明:与纯Al2O3比较,适量微米ZrO2和纳米SiC颗粒的加入阻碍了Al2O3晶粒的长大,使复合陶瓷的显微组织非常细小,纳米复合陶瓷烧结后的力学性能大大提高.     

Fatigue crack growth mechanism in cast hybrid metal matrix composite reinforced with SiC particles and Al2O3 whiskers

The fatigue crack growth (FCG) mechanism of a cast hybrid metal matrix composite (MMC) reinforced with SiC particles and Al₂O₃ whiskers was investigated. For comparison, the FCG mechanisms of a cast MMC with Al₂O₃ whiskers and a cast Al alloy were also investigated. The results show that the FCG mechanism is observed in the near-threshold and stable-crack-growth regions. The hybrid MMC shows a higher threshold stress intensity factor range, ΔK_th, than the MMC with Al₂O₃ and Al alloy, indicating better resistance to crack growth in a lower stress intensity factor range, ΔK. In the near-threshold region with decreasing ΔK, the two composite materials exhibit similar FCG mechanism that is dominated by debonding of the reinforcement–matrix interface, and followed by void nucleation and coalescence in the Al matrix. At higher ΔK in the stable- or mid-crack-growth region, in addition to the debonding of the particle–matrix and whisker–matrix interface caused by cycle-by-cycle crack growth at the interface, the FCG is affected predominantly by striation formation in the Al matrix. Moreover, void nucleation and coalescence in the Al matrix and transgranular fracture of SiC particles and Al₂O₃ whiskers at high ΔK are also observed as the local unstable fracture mechanisms. However, the FCG of the monolithic Al alloy is dominated by void nucleation and coalescence at lower ΔK, whereas the FCG at higher ΔK is controlled mainly by striation formation in the Al grains, and followed by void nucleation and coalescence in the Si clusters.