反应烧结Si_(3)N_(4)陶瓷材料的力学性能及微观组织

用静态气压与流动氮气气氛进行对比实验,探究了反应烧结Si_(3)N_(4)陶瓷中硅粉质量分数对Si_(3)N_(4)陶瓷材料氮化率及力学性能的影响.研究结果表明,当使用静态2 MPa氮气气压对硅粉进行氮化时,氮化率达到97%,明显高于流动氮气气氛下硅粉的氮化率(91%).这说明在使用静态氮气时,较高的气压更有利于氮气的扩散和氮化反应.同时,利用SEM等手段观察静态气压反应烧结Si_(3)N_(4)陶瓷材料,发现当硅粉质量分数大于10%时,Si_(3)N_(4)陶瓷材料表面出现气孔.这是因为随着硅粉质量分数的增加,硅粉在熔融状态下发生团聚现象,这造成了坯体内部再生空隙增加,从而导致Si_(3)N_(4)陶瓷材料的维氏硬度和抗折强度降低.

柔性纤维毡的制备及弹性与隔热性能研究

柔性纤维毡过去常作为一种可重复使用的隔热材料用于高超声速飞行器背风面的热防护,这种材料的柔弹性方面的性能在热密封领域也有很广阔的应用前景。本工作基于柔性纤维毡的热密封潜在需求,对柔性纤维毡及其棉芯的耐温水平、弹性性能、隔热性能等开展研究,揭示这类柔性纤维隔热材料的传热方式和变形特征,初步提出这种材料的应用环境范围,为这种纤维保温材料在热密封领域的设计、研制和发展提供基础研究依据。研究表明,柔性棉芯压缩30%时回弹率大于80%,随着压缩循环次数增加,回弹力会发生衰减,压缩变形会引起棉芯导热系数的增大,石英棉芯在1100℃受压加热会发生显著的体积收缩。柔性隔热毡具有优良的隔热能力,在升温至1000℃后保温60 min,仍然可以维持背面温度低于200℃。

烧结助剂对氮化硅陶瓷力学性能的影响

使用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)和MgO-Y_(2)O_(3)两种烧结助剂进行对比实验,分别利用热压和气压烧结完成氮化硅粉体的致密化烧结,探究了Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)和MgO-Y_(2)O_(3)两种烧结助剂对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料致密化、抗折强度和疲劳寿命的影响,并分析了材料抗折强度的韦布尔分布.结果表明:MgO-Y_(2)O_(3)作为烧结助剂时,两种烧结方式下热压烧结制备的Si3N4陶瓷材料力学性能更佳,且材料的抗折强度、维氏硬度和弹性模量与Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)作为烧结助剂热压烧结时相比分别提高了19%,4%和17%;利用SEM和阿基米德法分析后发现,造成这一现象的主要原因是材料的相对致密度及微观结构发生变化.

喷雾造粒粉制备ZTM陶瓷的结构缺陷与强度研究

结合喷雾料浆、造粒颗粒的相关工艺控制 ,对喷雾造粒粉制备的ZTM陶瓷的结构缺陷及强度进行了研究 .结果发现 :较低固相含量的料浆易形成具有坚硬外壳的空心颗粒 ,这种颗粒在成型过程中难以破坏 ,在坯体中形成结构缺陷 ;颗粒的残余水分对颗粒的变形性具有重要作用 ,随残余水分的增加 ,坯体的断裂从沿颗粒向穿过颗粒的形式过渡 .研究还表明 :较大颗粒间的气孔 ,如在成型过程未被完全破坏和变形 ,则会遗留在烧结体中 ,导致材料强度的明显降低 .由尺寸均一、变形性好的造粒颗粒制备的材料具有较高的强度和Weibull模数 .

Al_2O_3在莫来石中固溶对ZTM/Al_2O_3陶瓷结构与性能的影响

研究了加入氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响 .发现在烧结过程 ,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石 ,并因其产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束 ,使材料中的四方氧化锆相对含量增加 ,其强韧化效果进一步发挥 ,明显改善了材料的力学性能 .

CePO_4基与ZrO_2基陶瓷的坯体连接及其界面特征

为实现复杂形状陶瓷构件的低成本制备,以含粘结剂的料浆为连接材料,在坯体状态下对ZrO2基与CePO4基陶瓷进行无压同体及异体连接.微观分析表明,接点的颗粒尺寸小于母材的尺寸,接点及邻近区域的结构与母材相比更为致密,没有明显的裂纹、气孔及其他缺陷存在.其连接机理为烧结过程中母材与连接材料间的扩散反应,以及界面处颗粒间的相互镶嵌.力学性能测试显示接点的强度和母材的相近.

热处理对 Mullite/ZrO_2/SiC_p 复相陶瓷结构与性能的影响

结合无冷机燃烧室缸盖底板的研制，研究了热处理对热压Ｍｕｌｉｔｅ／ＺｒＯ２／ＳｉＣｐ复相陶瓷材料结构与性能的影响；对不同热处理条件下材料的表面裂纹愈合、ＳｉＣ氧化、晶界玻璃相析晶或柱状莫来石颗粒强化等现象进行了分析；在一定条件的热处理作用下，材料的抗弯强度和断裂韧性得以明显改善，并已成功地应用于莫来石复相陶瓷缸盖底板的研制．

注浆成型ZrO_2/Al_2O_3材料的多变量分析

在ZrO_2/Al_2O_3系浆料性能研究的基础上,利用计算机统计分析方法,对注浆成型制备工艺中有关工艺因素间的相关关系因果关系、交互作用进行了分析。对浆料、坯体及烧结体性能间的关系进行了研究。

ZrO_2纳米颗粒在Ni-ZrO_2复合镀层中的分散性对镀层结构及性能的影响

研究了ZrO2纳米颗粒以单分散态和团聚态在Ni-ZrO2复合镀层中存在时,对Ni-ZrO2复合镀层结构与性能的影响。采用复合电沉积方法,分别在加有和未加有分散剂的条件下,制得了Ni-ZrO2复合镀层。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析表明,利用分散剂MZS可以得到ZrO2纳米颗粒在Ni基质上均匀单分散的Ni-ZrO2纳米复合镀层。而未使用分散剂的复合镀层,ZrO2纳米颗粒在镀层中发生团聚,分散性差。ZrO2纳米颗粒在Ni-ZrO2复合镀层中的分散态不同,也将影响镀层中Ni的结晶择优取向。ZrO2纳米颗粒单分散的纳米复合镀层较ZrO2纳米颗粒团聚态的复合镀层的硬度大大提高。

CePO_4/Ce-ZrO_2可加工陶瓷加工机理的研究

以Ce -ZrO2 为基体 ,通过复合不同加入量的第二相CePO4 颗粒 ,并借助扫描电子显微镜对材料压痕、磨削及切削表面进行分析 ,研究了CePO4 /Ce-ZrO2 陶瓷材料的可加工机理。单相CePO4 材料的弯曲断口显示出层片状断裂机制 ;而复相CePO4 /Ce -ZrO2 陶瓷由于两相之间弱结合界面的存在 ,压痕裂纹扩展形式发生明显变化 ,由连续扩展机制过渡为不连续扩展。基于上述两种重要机制形成的大量微裂纹是赋予材料可加工性的主要原因 ,材料加工去除是以微裂纹的连接来实现的。同时 ,大量微裂纹起到耗散主裂纹扩展能量的作用 ,有效阻止了较大裂纹的形成 ,使材料加工损伤大大降低。最后 ,给出了CePO4 /Ce -ZrO2

Y_2O_3加入方式对Y-TZP材料结构与性能的影响

研究了采用机械混合和化学共沉淀两种方式引入Y2 O3 对Y-TZP材料结构与性能的影响 .研究表明 ,虽然机械混合引入Y2 O3 制备的Y-TZP材料因产生双晶结构并伴生气孔 ,使材料的强度有所降低 ,但因其形成ZrO2 晶粒中Y2 O3 含量外高内低的“核”结构 ,使其韧性和抗低温老化性能较共沉淀法引入Y2 O3 制备的Y-TZP材料明显提高 .

一种新型可加工陶瓷材料:Ce-ZrO_2/CePO_4

对可加工CeZrO2 /CePO4陶瓷材料的设计制备和性能进行了研究。结果表明 :在载荷作用下弱界面处易形成微裂纹 ,并发生裂纹联接 ,使材料在加工过程中以晶粒去除形式为主 ,实现了该材料的金属刀具加工 ,且加工损伤变小。弱界面处微裂纹的形成、偏转和桥联等形式 ,耗散了主裂纹扩展的能量 ,增加了材料的断裂功 ,可在一定程度上改善材料的强度等力学性能。随着CePO4加入量的增加 ,弱界面增多 ,CeZrO2 /CePO4陶瓷材料的可加工性变好但力学性能却变差。烧成温度等工艺因素对CeZrO2 /2 5 %CePO4(质量分数 )陶瓷的强度等力学性能影响较大 ,在 15 5 0℃下加热 2h ,颗粒尺寸与发生裂纹桥联等形式相适应 。

ZrO_2/CePO_4可加工陶瓷材料钻削加工的试验研究

分别用高速钢刀具和硬质合金刀具对ZrO_2/CePO_4可加工陶瓷材料进行钻削加工试验。通过比较ZrO_2/Ce-PO_4陶瓷和低碳钢材料的加工过程,分析了ZrO_2/CePO_4陶瓷的加工特性、材料钻削规律及其影响因素。实验结果表明:刀具的磨损是ZrO_2/CePO_4钻削加工的主要特征之一。钻削ZrO_2/CePO_4陶瓷材料的去除过程可分为高效率和高磨损2个阶段,刀具材料影响ZrO_2/CepO_4可加工陶瓷材料的加工效率。可加工陶瓷的加工过程中,应选择合理的刀具参数和加工工艺参数,以获得良好的加工质量。

纳米ZrO_2粒子在镀液中的分散悬浮与单分散NiZrO_2纳米复合镀层的制备

表面能高的纳米颗粒在镀液中极易团聚 ,而使镀层失去纳米特性 ,为了解决这个问题 ,对纳米颗粒在镀液中的团聚与分散机理进行了论述。以高分子聚电解质为分散剂 ,在镀镍溶液中实现了ZrO2 纳米粒子的单分散 ,并在此纳米复合镀镍溶液中制备出单分散Ni ZrO2 纳米复合镀层。分析了分散剂用量与ZrO2 纳米粒子悬浮分散性间的相关性 ,对制备的纳米复合镀层的结构和性能进行了研究。结果表明 ,高分子聚电解质的用量对ZrO2 纳米粒子在镀液中的分散性能有较大的影响 ,其间存在一最佳值 (5g/L) ,同样它对镀层的硬度仍存在 5g/L这一最佳值。

可加工陶瓷材料ZrO_2/CePO_4钻削刀具的磨损

通过ZrO2/CePO4陶瓷的钻削实验,研究刀具磨损特性,分析各因素对刀具磨损的影响.分别应用硬质合金和高速钢钻头对制备的可加工陶瓷ZrO2/CePO4进行钻削加工.通过主后刀面的磨损测试和电镜观察,考察ZrO2/CePO4钻削中的刀具磨损形态、过程以及刀具材料、刀具角度、冷却条件对刀具磨损的影响.结果表明,高速钢刀具因磨损严重,不适于ZrO2/CePO4陶瓷的钻削.可加工陶瓷ZrO2/CePO4钻削过程中,硬质合金钻头的磨损主要包括3种形态:主后刀面磨损、第一副后刀面磨损和横刃磨损.与低碳钢比较,钻削ZrO2/CePO4陶瓷时硬质合金刀具的磨损速度增长较快,冷却条件对刀具磨损的影响显著.刀具材料和冷却条件是影响ZrO2/CePO4陶瓷钻削刀具磨损的主要因素.

蛋白质发泡法制备多孔氧化锆陶瓷

以卵清蛋白作为发泡剂,加入蔗糖调节料浆的粘度。通过改变氧化锆水介质料浆的固相含量,并加入蔗糖作为添加剂调节料浆的粘度,制备了不同气孔率的氧化锆多孔陶瓷。采用热失重分析确定卵清蛋白和蔗糖的分解温度,制定合理的烧结制度;借助扫描电子显微镜对不同条件下获得的多孔陶瓷的气孔结构和分布规律进行了分析,并对材料的气孔率及力学性能进行了研究。

可加工陶瓷研究现状

工程陶瓷因为具有极高的硬度、良好的耐磨耐蚀性和很高的脆性,使其成为难加工材料。现存的陶瓷材料加工技术均存在成本高、效率低和对材料损伤性大等问题。通过陶瓷自身显微结构设计来增强陶瓷材料的可加工性是解决陶瓷难加工问题的关键。综述了国内外对可加工陶瓷研究的现状。

CePO_4/Ce-ZrO_2可加工陶瓷性能与断裂机制研究

以Ce ZrO2为基体,通过复合不同加入量的第二相CePO4颗粒,研究了陶瓷材料力学性能的变化,并借助加载能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对材料弯曲断口及压痕裂纹扩展方式进行分析。当CePO4加入量为25%时,虽然材料力学性能有一定下降,但已经能用WC刀具进行加工。材料的弯曲断口显示,CePO4在两相体系中的断裂呈层片状形式;加入CePO4后,由于两相之间弱结合界面的存在,压痕裂纹扩展形式发生明显变化,由连续扩展机制过渡为不连续扩展。由这两种机制形成的材料断裂过程是阶段性的,在实际中可以用作材料最终破坏前的预报。

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工过程 ,根据陶瓷材料的脆性指数确定临界磨削力 ,分别建立了磨削主应力极值与泊松比和磨削分力比之间的回归方程 ,此简单函数便于计算最大磨削主应力和分析磨削裂纹。脆性指数和泊松比反映陶瓷材料的磨削加工性 ,磨削方式影响陶瓷材料的去除 ,通过陶瓷磨削实验证明分析结果。

液相中分散剂分散超微颗粒研究进展

介绍了液相中分散剂分散超微颗粒的机理;评述了分散剂种类、分散剂用量等因素对分散性能的影响和研究现状;综述了反映分散剂分散超微颗粒效果的表征方法和实验手段的研究进展。