碳热还原法CaB6粉体的制备

采用廉价的工业废料硼酸钙(其主要成分为CaO和B2O3,其质量分数共计约75%,下文均简称为硼酸钙)为原料,原料中不足的硼源由B4C或硼酐取代,通过碳热还原法低成本合成CaB6粉体.实验结果表明以B4C为反应物所制备得到的CaB6粉体的转化率高于以硼酐为反应物的试样.以硼酸钙,B4C和碳为原料的CaB6粉体合成的最佳烧结工艺为1923 K保温30 min.     

高炉水淬渣制备(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷材料及其显微组织

研究了以高炉水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉体为原料制备Ca,Y复合掺杂α-Sialon陶瓷的无压烧结工艺及Y2O3加入量对显微组织及相组成的影响.结果表明,试样中Ca-α-Sialon呈等轴晶粒,(Ca/Y)-α-Sialon呈柱状晶粒.晶粒形状受控于Y3 的固溶量与烧结温度.随着Y2O3含量增加,柱状晶数量增加.随着烧结温度提高,α-Sialon柱状晶出现粗化和等轴化.     

碳化硼颗粒级配对硅反应结合碳化硼复合材料结构与性能的影响

本研究探讨了碳化硼原料颗粒尺寸对反应结合碳化硼复合材料相组成、结构与性能的影响。研究结果表明:颗粒级配可以使粉体堆积更加密实, 有效提高压制坯体的体积密度, 最终降低复合材料中游离Si的含量; 加入粗颗粒可减缓B₄C与Si的反应, 减少SiC相的生成; 当原料中粒径为3.5、14、28、45 μm的B₄C粉体按质量比为1.5 : 4 : 1.5 : 3配比时, 所制备的复合材料维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性和体积密度分别为(29±5) GPa、(320±32) MPa、(3.9±0.2) MPa·m^1/2和2.51 g/cm³。在制备复合材料过程中减缓B₄C与Si反应速度、减少游离Si的含量和缩小Si区域尺寸是其性能升高的主要原因。     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

碳热还原法CaB_6粉体的制备

采用廉价的工业废料硼酸钙（其主要成分为CaO和B2O3,其质量分数共计约75%,下文均简称为硼酸钙）为原料,原料中不足的硼源由B4C或硼酐取代,通过碳热还原法低成本合成CaB6粉体.实验结果表明以B4C为反应物所制备得到的CaB6粉体的转化率高于以硼酐为反应物的试样.以硼酸钙,B4C和碳为原料的CaB6粉体合成的最佳烧结工艺为1923 K保温30 min.     

热压合成C-B4C(TiB2)-SiC复合材料的氧化行为

以1950℃下原位合成热压烧结生成的C-B4C(TiB2)-SiC复合材料在600℃,800℃,1000℃,1200℃,1400℃空气中的恒温氧化行为,TG/DTA实验为基础,结合材料的显微结构,研究了不同温度区间复合材料在静态空气中的氧化机理,计算出氧化反应激活能,并对氧化层表面的相组成形貌以及氧化层剖面的显微组织进行了分析.结果表明该复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线形.扫描电镜照片显示氧化剖面层分成3层,不同的氧化温度,其表面氧化膜有不同的缺陷.     

耐高温金属基复合石英光导纤维材料的制备

采用铸造方法将Al及Cu-30Zn-5Al(摩尔分数,%)合金与石英光导纤维进行液固相复合,制成具有一定耐高温、耐腐蚀能力的金属基复合光导纤维及传感器材料.结果表明:直径为0.15～0.30 mm的石英光导纤维可以抵抗住高温熔融金属液在铸造浇注过程中的冲击,凝固过程的温度急速变化也未对石英光导纤维造成破坏.该方法制备出的金属基复合光导纤维材料传感器材料具有长期耐500℃高温的性能.     

STUDY OF INITIAL STAGE SINTERING OF NANOCRYSTALLINE α-Al_2O_3 POWDER BY ISOTHERMAL METHOD

采用恒温烧结方式在９００－１２００℃范围内研究了粒径为１０ｎｍ、团聚体强度分别为７６和２３４ＭＰａ的α－Ａｌ２Ｏ３纳米粉初期烧结致密化过程,结果表明,两种粉体在烧结初期阶段均受晶界扩散控制,其晶界扩散激活能分别为３５４和４８１ｋＪ／ｍｏｌ,并对α－Ａｌ２Ｏ３纳主粉在实验温度范围内的晶界扩散系数进行了估算。     

SiC粉体中Fe元素的赋存形态及其提纯工艺

为了探究SiC块体中Fe元素的赋存形态及其粉体纯化机制,分别以冶炼后SiC块体以及经气流磨破碎后的粉体为主要原料,以HCl、HNO3、H2SO4和HF作为酸洗剂,对SiC粉体进行酸洗。通过XRD、SEM和ICP等检测手段对SiC块体和酸洗前后粉体的物相组成、微观结构及Fe元素含量进行表征,重点研究微观状态下SiC中Fe元素的赋存形态及其酸洗提纯工艺。结果表明:Fe元素以FexSiy固溶体的形式赋存于SiC块体的内部,并且微观状态下呈现出被游离Si所包裹的形态;当控制液/固比为5:1时,最佳酸洗的工艺参数为:HF浓度0.15 mol/L,浸出温度70℃,浸出时间2 h,在此工艺下Fe元素的去除率可达94.1%。     

B4C-Al基复合材料对空间碎片超高速撞击的防护应用研究

为了提高航天器在应对空间碎片超高速撞击时的防护能力,采用无压预烧和真空渗铝工艺制备了B4C-Al基复合材料,并制作了B4C-Al缓冲屏的Whipple式空间碎片防护构型,利用超高速弹道靶在3~6.5 km/s的撞击速度范围内对B4C-Al缓冲屏和典型铝合金缓冲屏开展超高速撞击试验。通过比较不同撞击速度下的缓冲屏穿孔特征、后墙损伤特征、碎片云结构等,结合SEM微观损伤形貌和EDS元素分布模式分析,重点阐述了不同缓冲屏材料特性对超高速撞击碎片云形成以及后墙撞击损伤之间的作用关系。研究表明,B4C-Al缓冲屏可以更为有效地破碎超高速撞击弹丸甚至使弹丸碎片熔化,同时基体中的金属增韧相又能保证缓冲屏整体结构不发生破坏。碎片云颗粒细化以及碎片云前端动能集中效应的缓解是B4C-Al缓冲屏获得更佳防护性能的直接原因,研究结果为B4C-Al基复合材料对空间碎片超高速撞击的防护应用提供了一定的理论和技术支撑。