延性相增韧的陶瓷材料中相界面对韧性的作用

论述了相界面结合与延性相的几何形态之间的匹配关系对延性相增韧的陶瓷基复合材料韧性的影响。对于连续延性相,例如网状、纤维或片状的延性相,界面结合较弱对增韧非常有益,因为裂纹扩展过程中相界面可发生部分分离,使桥接裂纹的延性相发生很大的塑性变形,消耗大量能量。而对于颗粒状的延性相,由于其球形形状及小的连续程度,经常导致断裂时断口上的延性相被完全拔出,几乎没有发生塑性变形,增韧效果较差,因此强的相界面结合强度是非常重要的。     

TiB_2/ZrB_2/SiC复合功能材料的微观结构与力学性能

采用放电等离子烧结工艺,制备TiB2/ZrB2/SiC复合功能材料。用X射线衍射仪和场发射扫描电镜分析观察复合材料的物相组成及微观形貌。并测试复合材料的抗弯强度、断裂韧性及硬度。结果表明:两次球磨后的TiB2/ZrB2/SiC粉体粒度较小(2~4μm),且分布较均匀,几乎没有团聚现象。烧结后的复合功能材料中有(TixZry)B2固溶体相生成。当加入ZrB2的体积分数为30%时,生成的(TixZry)B2固溶体在复合材料中起到了很好的晶粒细化与界面融合作用,所以TZS30复合陶瓷材料比TZS0复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性分别提高了119.8%和98.9%。利用TiB2/ZrB2/SiC复合陶瓷材料在高温摩擦作用下与氧的化学反应,可以实现自润滑。     

热处理对多层复合增韧涂层的微观结构及力学性能的影响

AT40陶瓷涂层与黏结层界面裂纹萌生、扩展是导致涂层失效的主要原因,制备多层陶瓷/金属低应力涂层为陶瓷涂层增韧的方法之一。利用APS（大气等离子喷涂）在Q235上制备AT40-NiAl-AT40-NiAl四层复合多层涂层并对复合多层进行热处理。使用SEM、EPMA、3PB等表征手段研究热处理对四层复合金属-陶瓷涂层的微观结构及涂层断裂韧性的影响。结果表明,热处理过程中陶瓷层-黏结层界面、陶瓷层富Al相富Ti相界面均发生了元素扩散;热处理后陶瓷层硬度增加30%,复合涂层断裂韧性提高。热处理过程中元素扩散形成的氧化物一方面在黏结层与陶瓷层之间形成钉扎效应增强黏结性,另一方面填充涂层中的孔隙、裂纹等缺陷提高涂层的硬度,降低裂纹扩展的面积从而提升涂层的断裂韧性。多层金属陶瓷沉积形成的复合陶瓷涂层及对其使用热处理的方法能有效提升AT40等陶瓷涂层的断裂韧性,对解决铁基零部件表面耐磨陶瓷容易脆断失效和扩展陶瓷涂层的应用范围提供了新的思路。     

CaSO4晶须补强增韧聚氨酯弹性体复合材料力学性能的研究

研究了CaSO4晶须含量以及界面粘合状态对聚氨酯弹性体力学性能的影响,并初步分析探讨了CaSO4晶须补强增韧的机理。结果表明,CaSO4晶须质量含量为5％－10％左右的复合材料具有最佳的力学性能。晶须经硅烷偶联剂预处理后,能大幅度提高复合材料的强度和韧性。其补强增韧机制主要为应力传递。     

改性CE柔性膜的制备

采用增韧剂(A)对氰酸酯树脂(CE)进行了增韧改性,使用溶液浇铸成型制备了改性CE柔性膜。研究了催化剂(B)和增韧剂对CE固化速率和固化温度的影响。与纯CE相比,含有催化剂的CE固化温度大幅度降低、固化速度明显提高。增韧剂的加入降低了CE/B体系的固化温度。固化时间延长,CE/A体系固化程度提高;增韧剂用量增大,改性CE膜的拉伸强度和杨氏模量下降,柔性提高;改变CE与A预聚温度可调整改性CE膜的强度和模量。     

晶种对自增韧Si3N4显微结构和性能的影响

采用热压烧结－高温气压处理的方法研究了棒状β－Ｓｉ３Ｎ４晶种对Ｌａ２Ｏ３－Ｙ２Ｏ３系自增韧Ｓｉ３Ｎ４显微结构和性能的影响。结果表明,加入晶种将在组织中引入粗大柱状β－Ｓｉ３Ｎ４晶粒,分布均匀;随着晶种加入量的增加,粗大柱状β－Ｓｉ３Ｎ４晶粒数量增加,组３织明显粗化。当晶种加入量较小时（１０ｖｏｌ％）,材料具有较高的断裂韧性（￣１２ＭＰａｍ＾１／２）,同时保持较高的强度（８００￣９００ＭＰａ）,而当晶种加入量较大时,则表现为抗弯强度的明显下降。分析表明,大晶粒直径及其面积百分数是影响断裂韧性的主要因素。     

超细氧化锆对锌硼硅微晶玻璃的增韧作用

在锌硼硅微晶玻璃中添加半稳定氧化锆，用烧结法制得含有稳定氧化锆的锌硼硅微晶玻璃。利用氧化锆在微晶玻璃中的相变来提高材料的韧性，经计算和观察，测试材料增韧前后的效果，添加稳定超细氧化锆后对材料的韧性有很大提高。     

ES/CEP共混树脂紫外光固化行为及性能研究

以有机硅环氧树脂为增韧剂改性脂环族环氧树脂,研究了树脂组分比、固化时间、引发剂种类和含量等工艺参数对固化行为的影响;采用热失重(TG)和差示扫描量热(DSC)对固化产物进行了分析.结果表明:当引发剂820和T含量为2％、环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)比例为85∶15时,1 000W高压汞灯紫外光固化15 min,树脂体系可以达到较好的固化效果.与纯环氧树脂相比,添加15％含量ES的共混树脂的抗拉强度略有下降而韧性得到较大提高,玻璃化转变温度下降7.5℃,快速失重区热降解速率明显下降.     

贝壳珍珠母增韧机理研究进展

基于国内外对贝壳材料微结构研究的实验照片与力学性能的研究成果,描述了贝壳珍珠母独特的微观结构,包括无机层与有机基质层"砖-泥"式交错层叠结构、文石层波纹表面和文石表面纳米凸起与矿物桥结构等,同时也揭示了贝壳珍珠母微结构对其韧性的增强机理。对国内力学家近年来提出的微观结构"缺陷不敏感"增韧理论进行了理论阐述。