铁基结合剂金刚石节块性能的优化

以性能较好的铁基结合剂为基体,加入表面未镀、镀Ni和纳米Al2O3/Ni复合镀层的金刚石,用热压烧结的方法得到铁基结合剂金刚石节块,测量了金刚石铁基结合剂节块的抗弯强度和耐磨性,采用SEM和EDS对复合镀层和金刚石表面的形貌和组分进行了表征.结果表明:在金刚石表面镀覆纳米Al2O3/Ni层后,复合镀层均匀致密,晶粒细小;在热压烧结中,复合镀层能阻止金刚石的石墨化,使金刚石和基体之间有强的化学结合,所以金刚石和铁基结合剂之间的界面结合紧密,结合剂对金刚石的把持力提高,节块的抗弯强度从468.9 MPa增加到563.8 MPa,磨耗比从349升高到700.     

金刚石磨粒/Cu-Sn-Ti合金/金属胎体复合节块界面微结构

采用铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金钎料分别利用两种常规钎焊方法进行金刚石磨粒预钎焊处理试验并制备复合节块.通过静压强度试验测试了预钎焊磨粒的静压强度,通过三点抗弯试验测试了复合节块的强度,并使用扫描电镜、能谱仪、X型射线衍射仪分析预钎焊金刚石磨粒和复合节块断口的微结构.结果表明:真空炉中预钎焊后金刚石磨粒表面形貌较好,Cu-Sn-Ti合金钎料与金刚石在预钎焊过程中发生了界面元素扩散,形成化学结合界面,Cu-Sn-Ti合金钎料对金刚石的热损伤较小;预钎焊金刚石磨粒的体积浓度为10; ～40;时复合节块抗弯强度达到791MPa以上,高于常规金刚石节块强度;预钎焊金刚石磨粒与金属胎体在烧结过程中发生了界面元素扩散,形成冶金结合,复合节块界面结合强度高.     

气体压力熔渗制备电子封装用金刚石/铝复合材料的研究

金刚石颗粒增强铝基(diamond/Al)复合材料是最受关注的新一代电子封装材料.本文采用气体压力熔渗法制备了金刚石体积分数达到65;的diamond/Al复合材料;通过对相组成及断口形貌的分析,明确了复合材料的界面优化机制及破坏方式,在此基础上,系统研究了复合材料的热物理性能和力学性能随金刚石粒度的变化规律.气体压力熔渗法制备diamond/Al复合材料可以依靠基体铝与金刚石间的扩散反应实现界面优化,显著改善界面形貌,提高结合强度,复合材料断口微观形貌则呈现出典型的塑性断裂特征;依靠两相原位反应优化后的界面可以更加有效的实现热载流子的耦合移动和应力的传递,从而保证复合材料可以获得更为优异的热导率和力学性能;随着金刚石颗粒直径减小,两相界面的影响得以加强,因此复合材料热导率降低,热膨胀系数小幅减小,而力学性能提高,在本文选择的粒度范围内(30～ 150 μm),复合材料的热导率、热膨胀系数以及抗拉、抗压、抗弯强度的相应变化区间分别为400～760 W·m-1·K-1、4.5 ～5.3×10-6 K-1、143～ 94 MPa、603 ～ 363 MPa和429 ～ 277 MPa.     

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.     

金刚石工具节块胎体硬度与其金属组分的关系研究

金刚石工具质量的好坏,通常用寿命和切割效率为主要指标来衡量。而这两个指标受许多因素影响。变热压烧结工具而言,结块胎体硬度是易于观测和控制的主要参数,且与上述两项指标的关系密切。因此在实际设计制作节块时,首先根据要求确定节块硬度和与之匹配的金刚石,以便生产出高质量的金刚石工具。根据粉末冶金的特性,合金的硬度常常主要由其组分构成决定。本文将利用线性回归预测的方法,对节块合金的硬度与合金主成分之间的关系     

c-BN含量对(Ti,W)C/WC/Co金属陶瓷刀具材料力学性能的影响

采用真空热压烧结工艺制备了(Ti,W)C/WC/c-BN/Co金属陶瓷刀具材料,分析了(Ti,W)C/WC/c-BN/Co金属陶瓷刀具材料的微观结构、元素成分和物相组成,研究了不同含量c-BN对(Ti,W)C/WC/c-BN/Co金属陶瓷刀具材料微观结构和力学性能的影响.研究结果表明:适量添加c-BN 能有效细化颗粒,减少气孔等缺陷,提高材料的相对密度,(Ti,W)C/WC/c-BN/Co金属陶瓷刀具材料的断裂模式为穿/沿晶混合断裂模式;当c-BN含量为1wt;时,(Ti,W)C/WC/c-BN/Co金属陶瓷刀具的综合力学性能最优,其抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为769.32±10.21 MPa、6.69±0.18 MPa·m1/2和22.83±0.46 GPa.     

超高频连续感应钎焊金刚石界面特征

提出超高频连续感应钎焊工艺方法,采用Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石磨粒与大尺寸钢基体.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)对钎焊后的试样界面微观结构以及金刚石磨粒表面生成物形貌特征进行观察和分析.结果表明,超高频连续感应钎焊实现了金刚石、钎料、基体三者之间的连接,钎焊后的钎料层组织晶粒细小,局部区域可见到枝晶状组织.金刚石与钎料层界面存在Ti元素与C元素的反应层,在金刚石磨粒表面生成点状TiC晶体,其直径均100 nm以下,且在金刚石表面呈离散分布.与真空炉中钎焊工艺相比,该界面结构更有利于钎料层对金刚石磨粒的连接把持.     

硅树脂对多孔氧化铝基陶瓷的制备及强化效应的影响

以氧化铝粉为基体,热固性硅树脂为粘结剂,利用热压注方法制备出多孔氧化铝基陶瓷试样,接着又用液态硅树脂对该试样进行强化处理.结果表明:以硅树脂为粘结剂,制备的氧化铝基陶瓷在1500℃烧结后,具有46.99;的显气孔率,22.15 MPa的抗弯强度,0.23;的收缩率,但其1600℃高温抗弯强度仅为2.04 MPa.在液态硅树脂强化后,其室温强度达到了37.67 MPa,高温强度也相继增加,在1600℃下,其强度增加到10.18 MPa.     

AlTiC中间合金改善氧化铝基陶瓷材料性能的研究

将AlTiC中间合金引入Al2O3基陶瓷材料中,研究了复合材料在1450℃的烧结致密度和AlTiC体积百分含量之间的关系;对热压烧结后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析;探讨了其断面断裂方式的变化对复合材料力学性能的影响;并对AlTiC中间合金的细化特性进行了分析.     

热压工艺对Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料力学性能与微观结构的影响

采用真空热压烧结工艺制备了Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料,并研究了该模具材料的力学性能与微观结构.结果表明,当烧结温度为1450℃,保温时间为10 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为14.57 GPa、8.6 MPa·m1/2和1144 MPa;当烧结温度为1450℃,保温时间为30 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为16.29 GPa、7.53 MPa·m1/2和1035 MPa.在这两种烧结工艺下制备的模具材料均具有良好的综合力学性能,烧结工艺得到优化,可以满足不同硬度材料的成型需求.在对模具材料的微观结构分析时发现,模具材料的断裂方式是以沿晶断裂为主的穿晶与沿晶断裂的混合断裂模式.     

氧化锆凝胶注模工艺研究

采用凝胶注模成型超细粒度氧化锆陶瓷.使用小分子型分散剂PBTCA(2-磷酸丁烷1,2,4-三羧酸)制备高固相、低粘度浆料.探讨了分散剂含量、单体与交联剂的比例及引发剂的含量对生坯及氧化锆陶瓷性能的影响.结果表明:当固相含量为50vol;,分散剂加入量为0.2wt;,浆料的粘度为0.86 Pa·s.且当单体和交联剂的比例为15∶1、引发剂的加入量为2.5wt;时,生坯抗弯强度为29.56 MPa;经1520℃烧结后,氧化锆陶瓷体积密度和抗弯强度分别达到5.96 g/cm3和828.46 MPa.通过SEM进行断面观察,其结构均匀致密.     

Preparation of amorphous composites with polymer-derived silicon nitride matrix reinforced by three-dimensional silica fiber

Perhydropolysilazane, a low viscosity preceramic polymer with good infiltration efficiency and high char yield, was used to prepare amorphous composites with polymer-derived silicon nitride matrix reinforced by three-dimensional silica fiber, and the mechanical properties and microstructures were investigated. The composites without fiber coating showed a typical brittle fracture behavior with a smooth fracture surface, and a flexural strength of just 33.5 MPa. While the composites with fiber coating exhibited a non-brittle fracture behavior with distinct fiber pull-out in the fracture surface, and a high flexural strength of 144.9 MPa. It was the controlled fiber/matrix interface by precoating treatment that contributed to the high mechanical property of the composites.     

磷酸盐低温烧结高强度SiC泡沫陶瓷及性能研究

通过有机模板复制法,以磷酸二氢铝为粘结剂,950 ℃烧成制备了高强度SiC泡沫陶瓷.研究了浆料中SiC含量和磷酸二氢铝含量对SiC泡沫陶瓷微观结构与性能的影响.结果表明:SiC微粉由A型Al(PO3)3粘结起来,烧成泡沫陶瓷通孔结构良好,开气孔率介于75;~91;之间.随着磷酸二氢铝含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增加,而开气孔率则逐渐减小;随着SiC含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率和开气孔率均逐渐减小,而体积密度和抗折强度则逐渐增加.磷酸二氢铝含量为40;、SiC含量为60;时,泡沫陶瓷的抗折强度达(2.22±0.26) MPa.     

高炉熔渣微晶玻璃的结构与性能研究

高温熔渣具有大量显热与渣体.采用熔融法制备微晶玻璃可以更好地利用其热和渣,达到高效利用的目的.通过高温条件下混熔的方式制备性能稳定的基础玻璃.利用差示扫描量热仪(DSC)确定基础玻璃的热处理工艺制度.结合高分辨透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)对微晶玻璃的结构进行了研究.研究表明:基础玻璃中氟含量的增加,有利于促进微晶玻璃成核和晶体长大,降低微晶玻璃的形核结晶温度.在低温热处理得到微晶玻璃的主晶相为萤石,高温热处理得到的微晶玻璃析出了霞石和萤石两个微晶相.高炉渣微晶玻璃中,微晶相的出现可有效提高微晶玻璃的力学性能,试样的显微硬度最高可达585.68 MPa,抗折强度最高可达126.21 MPa.     

商洛钒尾矿烧制轻质高强陶粒的研究

采用80wt;商洛钒尾矿为主要原料,加入钾长石、粘土为辅助原料,以SiC为发泡剂,制备性能优异的轻质高强陶瓷颗粒.采用单因素变量分析法研究钒尾矿含量、SiC添加量、烧成温度和保温时间对陶粒结构及性能的影响.研究结果表明:随着发泡剂SiC含量的增加、烧成温度的提高和保温时间的延长,陶粒的堆积密度和筒压强度均降低,吸水率均升高.最终加入2wt;SiC为发泡剂,在1125℃下保温30min制得堆积密度631kg/m3,筒压强度9.1MPa,吸水率3.1;的轻质高强陶瓷颗粒.     

Ti、V、Ni、Mo对CVD金刚石涂层形核影响

基于密度泛函理论,计算分析了CH₃基团在含有过渡金属元素Ti、V、Ni、Mo的孕镶金刚石颗粒硬质合金基底表面的吸附能、Mulliken电荷分布、电荷密度差和态密度(density of states, DOS)等一系列性质,研究Ti、V、Ni、Mo对孕镶金刚石颗粒硬质合金基底化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD)金刚石涂层形核阶段的影响及其作用机理。计算结果表明:与CH₃基团在WC表面及金刚石表面的吸附相比,Ti、V、Ni、Mo与C原子间有较强的弱相互作用,这使得其对CH₃基团有更强的吸附能力(其中Ti>V>Mo>Ni);吸附能力大小与各原子的价电子结构相关,含有Ti元素的表面对CH₃的吸附最稳定;CH₃基团与Ni原子间更易发生电荷的转移形成共价键,Mo有利于促进CH₃基团的脱氢反应;形核阶段适当添加Ti、V、Ni、Mo这几种过渡金属元素将有利于增加形核密度,改善CVD金刚石膜基界面结合强度。     

硫铁矿烧渣制备导电陶瓷的工艺研究

采用全铁含量21.89;,Fe2O3含量29.80;的硫铁矿烧渣,在高温还原气氛下以少量还原剂还原,制备了电阻率较低的高强导电陶瓷.研究了烧结温度、保温时间、矿化剂种类及掺杂量对导电陶瓷强度及电阻率的影响.结果表明:导电陶瓷的强度随烧结温度的升高而增加,保温时间的延长而降低,矿化剂掺杂量的增加而增加;而电阻率的变化趋势正好与强度变化相反.当还原剂与硫铁矿烧渣比值为0.1,1400℃保温60 min,萤石掺杂量5.4;,导电陶瓷电阻率达到58 Ω·cm,强度87 MPa;而当Na2O掺杂量达到4;,电阻率为88 Ω·cm,强度为84MPa.     

微孔HAp-ZrO2生物复合材料的制备及成孔机制研究

本文主要对微孔型HAp基生物材料的制备工艺及成孔机制进行了初步研究.研究发现,经冷压成型、等静压成型后的坯体再用无压烧结可制得孔径不等的微孔型HAp-ZrO2复合材料.在成型压力、烧结温度及保温时间都相同的条件下,添加剂与纳米氧化锆含量越高复合材料的强度越低,但其最低弯曲强度也达到23MPa,大大高于已报道的多孔型材料.添加剂及纳米ZrO2的加入量是材料中孔径大小及孔隙率高低的关键因素,而成型方式、烧结温度及保温时间因素对其也有影响.     

Stabilization Effect of Zr and Ti Additions on the Ageing Characteristics of Al-1 wt% Si Alloy Through a Creep Study

Al-1 wt% Si and Al-1 wt% Si-0.1 wt% Zr–0.1 wt% Ti alloys were used to trace the effect of Zr and Ti additions on the behaviour of the steady state creep. After solid solution treatment specimens of both alloys were aged at 623, 673, 723 and 773 K and creep tests were performed at room temperature by applying stresses of 60.0, 62.4, 64.7 and 67.1 MPa. The results showed a sound stabilization effect of Zr and Ti on the ageing characterstics of binary Al-1 wt% Si alloy. Values of the applied stress sensitivity parameter, m, obtained were in the range of (20–34) for Al Si alloy and (14–19) for Al Si Zr Ti alloy. Time to rupture was found to be strongly increased by Zr and Ti additions. The activation energies of the precipitation process involved were found to be 81.9 kJ/mole and 33.7 kJ/mole of the Al Si and Al Si Zr Ti alloys respectively.     

金刚石薄膜在硬质合金基体上的生长及附着强度研究

硬质合金是制作金刚石薄膜涂层刀具的重要基体材料,金刚石薄膜在硬质合金基体上的成核、生长及界面特征直接影响其附着强度.本文通过扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子谱(XPS)及断续切削实验,研究了硬质合金基体含Co量对金刚石薄膜成核、生长及附着强度的影响.研究结果表明,经酸洗处理后,硬质合金基体含Co量对金刚石薄膜成核、生长没有太大影响.但对其附着强度有很大影响.含Co量越高,附着强度越低.酸腐蚀去Co处理后基体表面变得疏松、不连续非金刚石碳界面的存在及热膨胀系数较大是含Co量较高时,附着强度下降的主要原因.