注射成型结合HIP技术制备复杂形状的陶瓷部件

注射成型结合高温等静压技术制备各种复杂形状陶瓷发动机部件的方法是最近发展起来的一项新型工艺技术,采用注射成形既可制得各种复杂形状部件,又可使那些难加工陶瓷材料的机械加工量降至最少,同时采用HIP技术,强化烧结工艺,可制得致密度、性能优良、结构与性能均匀一致的制品。本文着重介绍这种新工艺技术的动态及特点,介绍了对注射成型粘结剂系统的选择,脱脂条件的改善及HIP技术的应用情况等等。     

氮化硅结构研究中的重要发现

在利用高分辨电子显微术研究 Si_3N_4结构过程中,有了新的发现。这些发现包括纳米级裂纹、超结构、纳米畴和辐射损伤等。纳米级裂纹是晶粒中纳米大小的裂纹,它可能是导致穿晶断裂的裂纹。超结构可能影响Si_3N_4晶粒的力学性能,我们在研究中发现了三种超结构。纳米畴是晶粒中一种新的结构缺陷,在研究中我们发现了两种这类畴。也研究了辐射损伤,发现 α-Si_3N_4比β-Si_3N_4更易于受到辐射损伤,这说明β-Si_3N_4比α-Si_3N_4结构更稳定。还仔细地研究了 Si_3N_4陶瓷的晶界,结果指出,晶界工程对于改善 Si_3N_4陶瓷的力学性能是强有力的手段。     

热压氮化硅的导热行为及其与工艺因素、显微结构关系的研究

用计算机运控的激光导热仪,系统地研究了工艺诸因素对热压氮化硅材料导热性能的影响;根据实验结果,用经验方程对其主晶相(α-Si_3N_4,β-Si_3N_4)和晶界相在热处理前后的导热系数进行了近似计算。指出,氮化硅的β相具有比α相明显高的导热系数,这是工艺因素影响导热性能的主要原因;热处理后氮化硅材料导热性能改善的本质,是晶界相晶化程度的提高,导致热载体声子散射的减弱;添加剂均导致氮化硅材料导热性能的降低,降低程度则由添加剂的阳离子能否与Si_3N_4形成固溶体以及它在晶界晶化的难易程度而定;导热性能对热震前后氮化硅材料出现微裂纹等显微结构变化相当敏感,可望用来评价和预测材料的抗热震能力。以上结果与X射线微区分析、X射线衍射和高分辨率电镜等的实验结果相吻合。     

陶瓷刀具高速切削铸铁的试验分析

Si_3N_4陶瓷是近年出现的高温结构材料。由于它具有很好的高温力学性能,优异的抗热冲击、耐氧化耐腐蚀和耐磨损等特性,因此在金属切削中逐渐被应用。中国科学院上海硅酸盐研究所研制了以Y_2O_3和Al_2O_3为添加剂的热压Si_3N_4,改善了陶瓷材料抗弯强度低的弱点。其室温抗弯强度可达850MN/m~2,直到     

热压Si_3N_4的工艺与晶界相结晶化对显微结构和性能的影响

本工作采用少量Y_2O_3和Al_2O_3作为添加剂,研究了热压Si_3N_4材料的工艺因素对致密化、α→β’相变以及显微结构和强度的影响。当氮化硅原料的α/β比为9/1、比表面约为5m~2/g,在1700℃,60min或1750℃,30min即可热压到接近完全致密(显气孔率<1％);在1750℃,保温60min,密度达到最高值,抗折强度为850MN/m~2,晶粒尺寸一般小于1μm。相变显然落后于致密化的进程,但对强度没有明显影响。 本工作还进一步探讨了采用热处理方法,使晶界玻璃态结晶化。高分辨率电子显微镜技术(与英国剑桥大学合作)可以明确地观察到晶界玻璃态转化为结晶态以及微量结晶相的变化。热处理前后试样的热膨胀与导热性能的研究,也反应出这种晶界玻璃相的结晶化现象,它对改善材料的高温强度有明显作用。同时由于材料的高温热膨胀系数减小、导热系数增大,它的抗热震性能必然可以进一步得到改善。