Ti3AlC2/Fe复合材料的制备及力学特性

以Ti3AlC2粉和还原铁粉为原料,在1300℃、30 MPa、保温30 min的热压条件下制得Ti3 AlC2/Fe复合材料,并研究了其组成及相关力学特性.结果表明:Ti3AlC2/Fe复合材料具有致密度高、组织均匀、增强相颗粒尺寸细小且分布较均匀等优点.经过热压烧结,Ti3AlC2会分解生成TiCxo.由于TiCx的增强作用,使得Fe基复合材料具有高的抗弯强度,在20vol; Ti3AlC2含量时达到最高的1091 MPa,并保持了良好的延展性.复合材料在800℃热震之后,除30vol; Ti3AlC2/Fe之外其他试样强度基本不变或略有升高,并且热震前后材料的断裂方式基本不变,表现出良好的抗热震特性.     

La2O3对氧化镁陶瓷烧结性能与抗热震性能的影响

本文以纳米氧化镁为主要原料,La2O3为添加剂,聚乙烯醇为结合剂,制备烧结性能良好和抗热震性能优异的氧化镁陶瓷.通过常温力学性能、抗热震性能、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,重点研究La2O3对氧化镁陶瓷烧结性能及抗热震性能的影响.结果表明:La2O3的加入能够促进氧化镁陶瓷的烧结.从微观结构看出La2 O3加入后可与氧化镁形成固溶体及一些不定形态物质,均匀分布在晶界处,减缓试样在热震时裂纹的尖端应力,阻碍裂纹延伸,有效提高氧化镁陶瓷的抗热震稳定性.经1640℃烧结La2O3的加入量为1;的试样相对密度最高,为99.72;;热震后经1560℃烧结La2O3的加入量为2;的试样常温耐压强度达到最大值,58 MPa.     

复合添加剂对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

以高纯氧化镁粉为主要原料,复合添加纳米单斜氧化锆粉和纳米氧化钇粉,经配料、成型和烧结后,制备氧化镁陶瓷试样.对烧结试样进行XRD物相分析和SEM显微结构分析,研究氧化钇和氧化锆复合比例、烧结温度对氧化镁陶瓷抗热震性的影响.结果表明:氧化镁和氧化锆、氧化钇和氧化锆均形成四方氧化锆固溶体,活化方镁石晶体的晶格,提高烧结试样的致密程度和强度,试样抵抗热应力的能力增强;加入复合添加剂的试样通过四方氧化锆固溶体相变增韧、氧化锆固溶体第二相颗粒增韧和微裂纹增韧提高烧结试样的抗热震性.     

Al2O3对氧化镁陶瓷烧结性及抗热震性的影响

本文以纳米氧化镁,硫酸铝和氨水为原料,采用共沉淀法制备表面由Al2O3前驱体包覆的MgO陶瓷.对烧后试样进行常温烧结性能和抗热震稳定性能检测.试样相组成的确定和显微结构分析是分别通过XRD和SEM手段来进行的.着重研究了由前驱体转化得到的Al2O3作为烧结助剂对氧化镁陶瓷的烧结性及抗热震性的影响.结果表明:加入Al2O3后,试样中生成了镁铝尖晶石,提高了试样的致密度,最大可达到3.48 g/cm3.在试样的显微结构中出现了大量微裂纹和粘连区域,一定程度上优化了试样的抗热震稳定性.     

ZrO2/Fe3Al复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结制备了ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料,材料的室温抗弯强度、断裂韧性、HRA硬度分别为1321MPa、39MPa*m1/2、86.7,临界热震温差(ΔT)由单相ZrO2(3Y)的250℃提高至500℃.在此基础上,用EET理论(经验电子理论)计算了ZrO2与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对两相的晶体学取向进行了预测.     

耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷的制备及其抗热震性

以煤系高岭土、α-Al2O3和部分稳定氧化锆(PSZ, 3;molY2O3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷.采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt;、10wt;、15wt;、20wt;、25wt;、30wt;)对样品物理性能、高温塑性变形及抗热震性的影响.结果表明:由于采用含3;molY2O3的PSZ,Y2O3在高温下起到了烧结助剂的作用,致使样品的烧成温度显著降低;同时随着PSZ添加量的增加,样品的抗折强度增加.经最佳烧成温度烧成的各样品的抗折强度分别达到147.4 MPa、161.3 MPa、205.9 MPa、234.4 MPa、294.0 MPa、385.0 MPa.当PSZ的最佳添加量为10wt;时,样品具有较低的高温塑性变形及良好的抗热震性;当PSZ添加量继续增加,样品在高温易产生液相,抗蠕变及抗热震性降低.SEM显微结构研究表明,随着氧化锆添加量增加,样品结构越致密,增强效果越显著.XRD分析结果表明,复相陶瓷具有良好的耐高温性能,热震前后样品的物相组成不变,均为莫来石、刚玉、m-ZrO2和t-ZrO2.     

TiO2对Nb2O5低膨胀陶瓷的烧结性、力学强度和抗热震性能的影响

以TiO2和Nb2O5微粉为主要原料,通过高温固相反应烧结制备了TiO2掺杂改性的Nb2O5陶瓷,研究了TiO2含量对Nb2O5陶瓷的晶相组成、烧结性能、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能的影响.研究表明,2; ～ 8; TiO2掺杂未改变Nb2O5陶瓷的单斜晶系结构,而TiO2含量为12;时,除Nb2O5主晶相外,还生成了少量Ti2Nb10O29晶相.通过加入适量TiO2改性,可明显抑制Nb2O5陶瓷烧成过程晶粒异常生长,改善烧结性能,避免开裂现象,获得较为均匀致密的显微结构,有效提高样品的抗弯强度.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数和抗弯强度都随着TiO2含量增加而表现出先增大后减小的变化趋势,其中TiO2含量为4;时,样品具有最高的抗弯强度(75.6 MPa)和低的热膨胀系数(1.42×10-6/℃).添加4; ～12;的TiO2都可明显改善Nb2O5陶瓷的抗热震性能.     

普通刚玉砂对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响

主要研究普通刚玉砂的加入量、烧成温度对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响.用SEM对样品的微观结构进行表征.在100 MPa的压力下压制普通刚玉砂含量分别为20wt;、40wt;、60wt;的99氧化铝板材,并将不同含量干压成型(dry pressing,DP)的板材再经150MPa的冷等静压成型(cold isostatic pressing,CIP).干燥后,分别在1580℃、1620℃及1660℃下进行常压烧结.结果表明:普通刚玉砂的加入能改善氧化铝板材的抗热震性,当经过150MPa的冷等静压成型时,普通刚玉砂含量为40wt;,烧成温度为1620℃时,氧化铝板材的抗热震性最好.此时,抗弯强度为126.5 MPa.并通过韦伯分布分析,韦伯模数达到13.7,说明这种板材具有较好的使用可靠性.     

Co包覆Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能与抗热震性能

不同Co含量Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能测试结果表明,综合力学性能最佳的复合材料含Co量为8;质量分数.采用急冷-强度法表征了单相Al2O3、Al2O3/TiC及Co包覆Al2O3/TiC三种材料的抗热震性能.单次热震结果表明,Co包覆Al2O3/TiC的抗热震性能是最佳的.SEM观察发现,随着热震温度的升高,材料的致密度越来越低,力学性能大幅下降,从而导致了抗热震性能的降低.循环热震结果表明,随循环次数的增加,ATC复合材料的抗热震性越来越差.Co的少量添加,虽然对复合材料的热物理性能改变较小,但却较大幅度地提高了ATC复合材料的力学性能,有效缓解了热应力,从而提高了ATC复合材料的抗热震能力.     

层状C/ZrB2-SiC复合材料素坯成型工艺的研究

采用两种不同素坯成型工艺制备层状C/ZrB2-SiC复合材料,并对其微观结构和力学性能进行研究.结果表明:高温下预压成型制备的层状ZrB2-SiC复合材料层厚均匀,界面平直,弯曲强度和断裂韧性较高,分别达到427MPa和11.3 MPa·m1/2.而室温下预压成型各层厚度不均,界面弯曲,出现界面交叉现象,弯曲强度和断裂韧性较低,分别为277 MPa和9.4 MPa·m1/2.采用素坯高温预压成型制备的层状C/ZrB2-SiC复合材料力学性能较高,主要归因于界面平直,裂纹交替通过基体层和界面层,裂纹的扩展路径变长,断裂功增加.     

碳纳米管增韧Sm_2Zr_2O_7基热障涂层复合材料的制备

本文提纯和分散了碳纳米管,采用共沉淀法制备出Sm2Zr2O7-CNT复合材料粉末,并用热压法制备出复合材料块体试样。研究了碳纳米管对Sm2Zr2O7微观形貌、相结构以及断裂韧性的影响。结果表明:在所得的复合材料中,碳纳米管均匀分散在Sm2Zr2O7基体中;复合材料的断裂韧性高于纯Sm2Zr2O7试样,并且随着碳纳米管含量的增多,复合材料强度和韧性有所提高,可以用界面结合强度及纤维拔出、纤维与基体的脱粘、纤维搭桥等理论来分析碳纳米管增韧复合材料的机制。     

MgTiO3对Mg2SiO4-SiC复相材料烧结性能的影响

在采用传统固相法预合成Mg2SiO4和MgTiO3粉体的基础上,在H2气氛下常压烧结制备了Mg2SiO4-MgTiO3-SiC复相材料。研究了Mg2SiO4和MgTiO3的最佳原料配比及MgTiO3的添加量、烧结温度、保温时间对复相材料烧结性能和相组成的影响。结果表明:Mg2SiO4粉的最佳Mg/Si物质的量比为2.02,MgTiO3粉的最佳Mg/Ti物质的量比为1,Mg2SiO4-MgTiO3-SiC复相材料的相组成为Mg2SiO4、MgTiO3和6H-SiC;MgTiO3的加入可促进材料烧结,最佳保温时间为1 h。     

以MH2(M=Ti,Zr)为原料反应烧结制备MB2-SiC复相陶瓷

分别以TiH2,ZrH2为原料,结合原位反应与脉冲电流辅助烧结制备了TiB2-SiC及ZrB2-SiC复相陶瓷.研究发现,所制备的复相陶瓷表现出一定的织构化现象,TiB2及ZrB2晶粒在反应烧结过程中其(001)面沿垂直压力和电流方向生长.金属氢化物粉体的粒径大小对复相陶瓷的致密化及微结构有较大影响:粒径越小越有利于陶瓷的致密化和硼化物晶粒的定向生长.由于金属硼化物的定向,复相陶瓷的机械性能表现出各向异性.TiB2-SiC复相陶瓷具有较高的断裂韧性,最高可达7.3 MPa·m1/2,而ZrB2-SiC复相陶瓷具有更高的抗弯强度(937 MPa).