石墨烯添加量对无压烧结石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料性能的影响

在碳化硅粉中添加质量分数为1%~5%的石墨烯,采用无压烧结工艺在2 190℃保温1h制备石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料物相组成、密度和力学性能的影响。结果表明:该复合材料由碳化硅相及少量石墨相组成;随着石墨烯添加量的增加,复合材料的密度下降,相对密度变化较小,抗弯强度和断裂韧度先增大后减小,硬度下降;当石墨烯的质量分数为3%时,复合材料的抗弯强度为395 MPa、硬度为89HRA、断裂韧度为6.0 MPa·m1/2,综合力学性能最好。

TiO_2颗粒原位合成TiB_2对B_4C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TiB_2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TiB_2颗粒分布更加均匀,晶粒更加细小且原位合成的TiB_2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·m^(1/2),是TiO_2添加量为0wt%的B_4C陶瓷材料的2.46倍。

热压烧结石墨烯/B4C复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺,在2150℃及30 MPa压制压力条件下,保温30 min制备了石墨烯/B4C陶瓷基复合材料。采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和显微结构,通过测量陶瓷的相对密度、硬度和弯曲强度,研究了氧化石墨烯添加量对B4C烧结行为和力学性能的影响。结果表明:复合材料的相对密度随着石墨烯含量的增加先增加而后降低。当氧化石墨烯含量为3. 0wt%时,复合材料的力学性能达到最大值,其抗弯强度为547 MPa,断裂韧性为4. 50 MPa·m1/2,裂纹偏转以及石墨烯拔出是材料力学性能提升的原因;与此同时,该复合材料的电导率达到1. 0 S/m以上,达到了电加工所需的电导率水平。

绵白糖碳源反应烧结凝胶注模成型SiCw/B4C陶瓷组织与性能的研究

凝胶注模作为一种新型成型技术,具有成本低和净尺寸成型的优点。本文通过凝胶注模成型工艺制备SiCw/B4C复合陶瓷素坯。采用绵白糖作为碳源制备低粘度的陶瓷浆料,并加入不同质量分数的SiCw,通过反应烧结制备SiCw/B4C复合陶瓷材料。对所制备的陶瓷材料的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:绵白糖的加入降低了陶瓷浆料粘度并提高素坯抗弯强度,但是过量的绵白糖会对素坯结构造成破坏。SiCw加入有助于复合陶瓷材料力学性能的提高;当SiCw含量为12wt%时,B4C陶瓷材料抗弯强度为201 MPa,相比未加入SiCw的B4C陶瓷材料提高了24%。