Synthesis of TiAl-Al2O3 composites by high energy milling and hot-press sintering

A sub-microstructure titanium aluminide alloy/Al2O3 （3A） composite was obtained by crystallization of the amorphous powders, which were prepared by mechanical alloying （MA） in a planetary ball milling system using Ti-AI-TiO2 as raw materials. The experimental results show that, when the milling time increases up to 30 h, the hep Ti（Al） supersaturated solid solution disappears, only amorphous phase is left. The compact samples were synthesized by hot-press to 1 200 ℃ with the amorphous as a precursor; the final phases of the matrix and strengthened phase are y-TiAl and Al2O3. The phases come from in situ crystallization and transformation. The samples, fabricated from the amorphous phase by hot press sintering, have high bending strength and fracture toughness.     

烧结助剂对多孔氮化硅陶瓷的力学性能及介电性能的影响

通过添加烧结助剂,采用常压烧结工艺制备出不同气孔率(19%～54%)的氮化硅陶瓷.采用Archimedes法、三点弯曲法和Vickers硬度测试法测量了材料的密度、气孔率、抗弯强度及硬度.用X射线衍射及扫描电镜检测了相组成和显微结构.用谐振腔法测试了氮化硅陶瓷在10.2 GHz的介电特性.结果表明:材料具有优良的介电性能.随着烧结助剂的减少,样品中气孔率增加,力学性能有所下降,介电常数和介电损耗降低.添加Lu2O3所制备的氮化硅陶瓷的力学性能和介电性能优于添加Eu2O3或Y2O3制备的氮化硅陶瓷.当气孔率高于50%时,多孔氮化硅陶瓷(添加入5%的Y2O3或Lu2O3,或Eu2O3,质量分数)的抗弯强度可达170 MPa,介电常数为3.0～3.2,介电损耗为0.000 6～0.002.     

SiC/Si层状陶瓷的高温自愈合行为

以纸张为主要原料,经树脂浸泡,成型、碳化后制得层状碳模板,再经液相Si的原位反应制得SiC/Si层状陶瓷.研究了不同热处理工艺对SiC/Si层状陶瓷复合材料表面裂纹和强度的影响.结果表明:SiC/Si层状陶瓷材料在900～1400℃温度下,材料表面压痕裂纹出现不同程度的自愈合现象,材料的抗弯强度大幅度提高.确立了材料表面裂纹的最佳热处理工艺,并对SiC/Si层状陶瓷材料表面裂纹的愈合机理进行了探讨.     

碳热还原-常压烧结法制备多孔氮化硅陶瓷

采用SiO2和α-Si3N4在氮气中通过碳热还原-常压反应烧结法,原位反应制备了氮化硅多孔陶瓷.由于反应中存在大量的质量损失,烧结的制品为高气孔的材料.通过改变原料中α-Si3N4与SiO2和C粉的相对含量,可以形成具有细小针状结构的β-Si3N4晶粒,以此获得气孔率可控的高性能的多孔氮化硅材料.随着原料中α-Si3N4含量的增大,烧结后,样品的总质量损失逐渐减小,收缩率逐渐降低,气孔率逐渐减小,弯曲强度逐渐增大.当α-Si3N4的质量分数为50%时,碳热还原-常压反应烧结的样品中的β-Si3N4晶粒具有更高的长径比,样品气孔率为68.7%,具有优良的力学性能,弯曲强度达到37.7MPa.     

MgO对Al-Zn-Si合金直接熔融氧化的影响

为了抑制熔融铝合金直接氧化过程中的胞状生长,优化复合材料的组织结构,通过热重实验,研究了在熔融Al-Zn-Si合金表面覆盖MgO引发剂对其氧化生长过程的影响.结果表明:MgO能显著缩短铝合金熔融氧化过程的孕育期及Al2O3/Al复合材料的生长时间,有助于复合材料以光滑方式进行氧化生长.Al2O3/Al复合材料结构的不同区域出现均匀度和致密度不同的现象,是Al-Zn-Si和Al-Mg-Si合金不同氧化生长机制共同作用的结果.     

莫来石连续纤维制备工艺

以微米Al2O3和纳米SiO2为原料,添加成型添加剂PVB,制备出了多晶莫来石纤维.借助差热-失重分析(DSC-TGA)、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分别对纤维的固相反应、相组成及表面形貌等进行了研究.DSC-FGA表明,在600℃以下PVB被完全排出,在1200℃左右纳米SiO2发生从非晶质到鳞石英的晶形转变,XRD分析显示1400℃以下没有莫来石生成,1500℃生成少量莫来石,1500℃到1600℃时,莫来石大量生成,纤维完全莫来石化,并从动力学上说明了Al2O3和SiO2是一步反应生成莫来石.通过SEM观察,由于PVB的大量挥发,使制得的纤维表面粗糙,脆性增加.     

原位反应合成TiN/Al2O3复合陶瓷

研究了Ti,Al和TiO2混合粉体经无特殊气氛保护的高能球磨和真空热压烧结工艺原位合成了TiN/Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度达到850 MPa,断裂韧性为5.5 MPa.m1/2.利用DTA,XRD及SEM等手段的分析测试结果,结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律.结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了空气中的N2和O2气,在后续热压烧结处理中首先原位反应形成了Ti2AIN,Al2O3以及TiAl,Ti3Al,TiAl3等金属间化合物相.随温度的升高Ti2AIN逐渐分解形成TiN相,当热压温度升高到1300℃时,其它物相基本消失,从而形成了FiN/Al2O3复合材料.     

挤压成形制备多孔氮化硅陶瓷

以甲基纤维素作粘结剂配制氮化硅泥料,利用柱塞式挤压模具通过挤压成形法制备多孔氮化硅陶瓷.研究了挤压、干燥、排胶、烧结等各个工艺阶段坯体的开气孔率、体积密度、弯曲强度、显微结构及相转变等的变化规律.结果表明:挤压成形是制备多孔氮化硅陶瓷的一种有效而实用的方法.最后利用蜂窝陶瓷模具,首次成功挤出具有广泛应用前景的氮化硅蜂窝陶瓷.在未来的汽车尾气处理领域,有望取代当前广泛使用的堇青石材质蜂窝陶瓷.     

加载速率对Csf/LAS复合材料断裂特性的影响

对短切碳纤维增强Li2O-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷基复合材料(Csf/LAS)断裂特性进行了研究,结果表明:随加载速率增加,材料的断裂功rwof降低,而材料的抗弯强度先增加后降低.当加载速率为500 MPa/s时,材料的抗弯强度最大.用扫描电镜观察,当加载速率较低时,有明显的纤维拔出;当加载速率较高时,无明显的纤维拔出,纤维呈弯曲状.     

反应连接碳化硅材料接头的力学和电性能

采用反应连接的方法实现了反应烧结碳化硅(RB—SiC)之间以及反应烧结碳化硅和重结晶碳化硅(R-SiC)之间的连接。分别在光学显微镜、扫描电镜上观察了连接区的显微组织和断口形貌，并用弯曲强度和电阻率评价了反应粘接硅／碳化硅材料接头的机械和电性能。研究结果表明，反应连接可以使母材间形成良好的接合界面，连接层未对整体材料的强度和电阻率造成明显的影响。接合区组织和成分的优化是获得碳化硅材料优异连接性能的关键。