Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷材料的制备及其摩擦磨损特性研究

从提高陶瓷材料的力学性能出发,采用真空热压工艺,制备了混合稀土氧化物稳定的Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷材料.对复合陶瓷材料进行了摩擦磨损性能实验研究,采用扫描电镜对其磨损表面形貌进行了观察,对磨损表面物相进行了X射线衍射分析.并与单相ZrO2陶瓷作对比,探讨了复合陶瓷材料的磨损机理.研究表明,该复合陶瓷材料具有较高的综合力学性能,在法向载荷为140 N、转速为200 r/m.in干摩擦条件下,Y-Ce-ZrO2-TiC-A12O3复合陶瓷摩擦系数为O.65,磨损率为2.88×10-mm3/N·m,明显低于单相ZrO2陶瓷,其磨损机理为机械冷焊和粘着磨损.     

Al2O3/Cr3 C2/Ti(C,N)复合材料摩擦磨损性能研究

采用热压烧结技术制备了Al2O3/Cr3 C2/Ti(C,N)复合陶瓷材料,对其力学性能、摩擦磨损性能进行测试,用扫描电镜(SEM)对其磨损表面进行观察.结果表明:Al2O3/Cr3 C2/Ti(C,N)复合陶瓷材料具有良好的综合力学性能,在与硬质合金YG8环块摩擦中表现出较高的减摩抗磨性能,摩擦系数与磨损率较单相Al2O3降低近一半.对其磨损机理研究认为,磨粒磨损为主要磨损机制,高的强度和韧性是其具有良好耐磨性能的主要原因.     

A12O3／Cr3C2／Ti（C，N）复合材料摩擦磨损性能研究

采用热压烧结技术制备了A12O3／Cr3C2／Ti（C,N）复合陶瓷材料,对其力学性能、摩擦磨损性能进行测试,用扫描电镜（SEM）对其磨损表面进行观察。结果表明：A12O3／Cr3C2／Ti（C,N）复合陶瓷材料具有良好的综合力学性能,在与硬质合金YG8环块摩擦中表现出较高的减摩抗磨性能,摩擦系数与磨损率较单相Al2O3降低近一半。对其磨损机理研究认为,磨粒磨损为主要磨损机制,高的强度和韧性是其具有良好耐磨性能的主要原因。     

自润滑Al2O3/TiC/CaF2复合陶瓷材料摩擦特性

为了探索自润滑陶瓷材料的开发及应用,采用冷压烧结工艺制备Al2O3/TiC/CaF2自润滑复合陶瓷材料。在摩擦磨损实验机上对其进行摩擦磨损实验,并对其摩擦磨损行为及自润滑效应进行分析。结果表明:在实验过程中,Al2O3/TiC/CaF2复合陶瓷材料物理机械性能优于同条件下制备的Al2O3/TiC复合陶瓷材料,且具有较低的摩擦因数和磨损率,其减摩抗磨效果明显,具有一定的自润滑效应,其减摩抗磨机理为摩擦驱动下CaF2存在于摩擦副表面,形成减摩抗磨层,在表面形成一层平整、光滑的自润滑层,增加摩擦表面实际接触面积,起到自润滑效应。     

ZrO2添加量对ZTA陶瓷力学性能及冲蚀磨损行为的影响

以α-Al2O3、ZrO(NO3)2.2H2O和氨水为原料,通过高温煅烧制备了ZTA复相陶瓷材料,研究了ZrO2添加量对ZTA陶瓷物相组成、表面微观形貌、力学性能以及常温固体粒子冲蚀磨损性能的影响。结果表明:随着ZrO2添加量增加,材料的力学性能逐渐提高,当ZrO2添加量为10 vol%时,ZTA复相陶瓷抗弯强度和断裂韧性分别达461MPa和5.77 MPa.m1/2,相对于纯Al2O3陶瓷提升量达21.3%和64.9%。ZTA复相陶瓷材料的体积冲蚀率随着ZrO2添加量的增加而降低,当ZrO2添加量小于4 vol%时,其体积磨损率急剧下降,随后趋于平稳;随后当ZrO2添加量为10 vol%时,其冲蚀率达最低,为0.015 mm3/g。其中,纯Al2O3陶瓷材料的冲蚀磨损机制主要为横向裂纹相互交错导致材料的剥落,添加ZrO2后,其冲蚀磨损机制以塑性变形为主。     

Y2O3/ZrO2复合泡沫陶瓷烧结的初步研究

本文采用有机泡沫浸渍法制备了Y2O3/ZrO2双层复合、Y2O3/Y2O3-ZrO2/ZrO2三层复合及Y2O3和ZrO2单相泡沫陶瓷,分析了两种复合泡沫陶瓷层间的结合及各层显微结构随烧结温度的变化,并与单相氧化物陶瓷进行了对比。结果表明:双层复合陶瓷层间有较大缝隙,这是因为两种氧化物陶瓷烧结不同步造成的。三层复合陶瓷中Y2O3-ZrO2混合中间层的存在减弱了Y2O3、ZrO2烧结不同步引起的层间应力,层间结合明显改善,并大大减少了泡沫陶瓷表面宏观裂纹。两种复合陶瓷的ZrO2内层的烧结程度都低于单相ZrO2,这主要是因为先于ZrO2烧结的Y2O3外层阻碍了内部气体的排出从而阻碍ZrO2的烧结所致。     

泥浆中磨粒对Al2O3增强Y-TZP复合陶瓷材料耐磨性的影响

在不同磨粒的5;NaOH泥浆中,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了磨粒对氧化铝增强四方氧化锆多晶陶瓷材料(ADZ)耐磨性的影响进行了研究.结果表明:尖锐SiO2磨粒对ADZ复合陶瓷材料磨损的影响要比球形SiO2磨粒严重得多,磨料硬度是影响陶瓷材料磨损率的重要因素,磨损率随磨粒硬度的提高而增大.在不同形状的SiO2磨粒的泥浆中,ADZ陶瓷材料的主要磨损机理为塑性变形和微犁削.在高硬度Al2O3磨料的泥浆中,ADZ陶瓷材料磨损表面以断裂机制占主导地位.     

含MgO-Lu2O3-Re2O3三元添加剂Si3N4陶瓷摩擦磨损性能的研究

利用球盘式摩擦磨损试验机,研究了含MgO-Lu2O3-Re2O3(La2O3,Sm2O3,Gd2O3,Er2O3)三元添加剂Si3 N4陶瓷的摩擦磨损性能.结果表明:机械磨损和摩擦化学反应为主要磨损机理.在三元添加剂中,随着第二稀土离子Re3+半径的增加,粘附层增加,Si3N4摩擦系数降低.基于横向断裂理论模型,Si3N4陶瓷单位磨损率随着1/(KB1/2H5/8)的增加而增加,其中含有第二相Lu4Si2N2O7的样品SN-LuSm和SN-LuEr优于此线性关系,表现出更好的抗磨损性能.     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.     

添加纳米Ti(C7N3)的ZrO2基纳米陶瓷模具材料

本文针对模具对陶瓷材料的要求,从提高陶瓷模具材料的综合力学性能出发,采用纳米复合方法制备出具有较高综合力学性能的纳米陶瓷模具材料.研究了纳米Ti(C7N3)和Y2O3的组分含量对纳米陶瓷模具材料微观结构和力学性能的影响,结果表明添加纳米Ti(C7N3)和Y2O3的氧化锆纳米陶瓷模具材料的力学性能优于纯氧化锆陶瓷材料,纳米颗粒的添加改善了材料的微观结构和力学性能.当纳米Ti(C7N3)和Y2O3的添加量分别为17.15vol;和5 mol;时,材料的综合性能最好,其抗弯强度为814MPa、断裂韧性6.35 MPa· m1/2、维氏硬度11.87 GPa.     

添加剂对超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y)的影响

基于超重力下燃烧合成Al2O3/ZrO2(4Y),通过调整SiO2引入量,研究添加剂对材料显微结构、形态与性能的影响。结果表明:添加SiO2不改变复合陶瓷相组成,但随SiO2引入量增加,陶瓷共晶团发生胞状向棒状形态的转变,且其长径比增大、体积分数下降。陶瓷致密性随SiO2引入量增加而增大,陶瓷硬度与弯曲强度则在SiO2引入量为6%时均呈现最大值,而陶瓷断裂韧性在SiO2引入量为4%时,因裂纹偏转与桥接增韧效应显著而获得最高值。     

纳米氧化锆复合陶瓷粉体的制备及应用研究进展

本文综述了Ni-P包覆纳米氧化锆复合粉体、氧化锆增韧氧化铝陶瓷复合粉体、氮化硼氧化锆复合材料、t-ZrO2-TiN纳米复合粉体、CeO2包覆ZrO2复合粉体、纳米YSZ复合粉体、HAP-ZrO2 复合生物陶瓷以及ZrO2-SiO2功能材料等10多种纳米氧化锆复合粉体的制备及应用,并对其发展前景作了展望.     

ZrO2陶瓷显微结构对绿光飞秒激光加工过程的协同效应

氧化锆(ZrO₂)陶瓷因其性能优异,常被应用于医学与工业等领域.通过表面微纳加工可进一步发挥其性能优势,扩大应用范围.实验采用绿光飞秒激光对具有不同显微结构的ZrO₂陶瓷基体进行微孔加工,结合显微结构差异对材料物理性能的影响,系统研究了激光加工功率与加工时间等工艺参数对微孔形貌、直径及深度等不同维度下形貌学特征的作用效果.结果表明,同一加工参数下,晶粒更小、显微结构更均匀、热导率更低的ZrO₂具有更高的加工效率;通过对比微孔直径与深度随激光加工工艺参数的变化,发现材料显微结构的差异对微孔轴向的影响比径向更加显著.     

纳微米复合HAp-ZrO2生物复合材料的制备与微观结构研究

本文主要对纳米氧化锆与羟基磷灰石(HAp)复合制备纳微米复合HAp-ZrO2复合材料的制备工艺及微观结构进行了初步研究.用XRD分析了原料及复合材料的相组成,用IR研究了HAp粉体的结构,发现所制备HAp纯度高,羟基稳定存在.用TEM观察了HAp粉体以及HAp与ZrO2复合粉体的形貌与颗粒大小,发现HAp粉体呈颗粒状,粒径在60～70nm,这表明用化学沉淀法可制备出纳米级的HAp粒子,但在后续过程中往往发生团聚而达到微米级;纳米ZrO2粒子加入后在HAp基体中分散均匀.SEM观察发现,纳米ZrO2粒子的加入可以起到抑制羟基磷灰石晶粒长大、改善材料微观结构的作用.     

CaO和ZrO2对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷晶化和压电特性的影响

本文采用恒温场晶粒定向晶化工艺制备了Ba2TiSi2O8(BTS)极性玻璃陶瓷.以1.2BaO-1.0TiO2-2.6SiO2为基础玻璃,分别加入20;摩尔CaO和10;摩尔ZrO2,研究添加氧化物对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷的晶化和压电性能的影响.实验表明,加入CaO和ZrO2都影响主晶相的析出过程,特别是,加入ZrO2使玻璃陶瓷中产生BaZrSi3O9第二相.同时,测试结果显示,加入20;摩尔CaO有利于BTS晶体的定向析晶;而加入ZrO2不利于BTS晶体的定向析晶.     

自蔓延燃烧法制备ZrO2纳米粉体

以氧氯化锆为原料,采用一种低温而且快速的溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备了纳米ZrO2粉体颗粒,通过X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析探讨了柠檬酸与金属离子的物质的量比和杂质离子NH;和Cl-的存在对ZrO2粉体颗粒的形成和粉末晶粒尺寸大小的影响.本次试验成功的制备了粒径为30～90 nm的近球形ZrO2纳米颗粒,试验结果表明,NH4+和Cl-两种离子的存在阻碍了ZrO2粉体长大形成更大的颗粒,柠檬酸与金属离子的物质的量比例越大,燃烧产生的瞬间高温越容易使ZrO2粉体颗粒长大.     

TiO2颗粒原位合成TiB2对B4C陶瓷材料组织与力学性能的影响

碳化硼是一种应用广泛且极具潜力的结构陶瓷,具有低密度、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优良性能,但是韧性差、烧结温度高的特性限制了其更为广泛的应用.本文采用原位合成和硅溶渗反应烧结相结合的方式制备TiB2增强B4C陶瓷材料,再分别对所制备的复合陶瓷材料的力学性能和显微组织进行研究,研究结果表明:原位合成的TiB2颗粒分布更加均匀,晶粒更加细小且原位合成的TiB2颗粒主要分布在B4C边界,对B4C陶瓷材料起到增韧补强的作用;当添加量达到8wt;时,弯曲强度出现最大值为269 MPa,断裂韧性最大值为7.73 MPa·m1/2,是TiO2添加量为0wt;的B4C陶瓷材料的2.46倍.     

ZrO2对热压AlN陶瓷的显微结构与力学性能的影响

通过添加纳米ZrO2粉体,并结合Y2O3烧结助剂,采用热压烧结制备了AlN陶瓷.结果表明,加入ZrO2后,热压AlN陶瓷的物相包含AlN主相、Al5Y3O12晶界相以及ZrN新相.随着ZrO2的加入,热压AlN陶瓷的维氏硬度基本没有变化,然而其断裂韧性逐渐提高.这主要是由于添加的ZrO2与AlN发生高温反应生成了ZrN,导致AlN陶瓷从单一的沿晶断裂模式转变为包含沿晶和穿晶的混合断裂模式,强化了晶界,进而改善了断裂韧性.