无压烧结SiC-金刚石多晶材料致密化及物理性能研究

以AlN-Y_(2)O_(3)-Sc2O3为液相烧结助剂,添加不同质量分数金刚石,经无压烧结制备SiC-金刚石多晶材料。采用扫描电镜观察多晶材料显微结构,利用激光闪射法测量其热扩散系数和热导率。研究了金刚石质量分数(1.0%、2.5%、5.0%)和粒度(0.25μm、1.00μm)对SiC陶瓷材料致密化行为和力学性能的影响。结果表明,金刚石质量分数低于5.0%,烧结后的材料相对密度均超过94%;金刚石含量为5.0%的样品相对密度远远低于其他样品。SiC多晶材料的相对密度随金刚石添加量的增加而降低,原料中添加过量的金刚石会降低材料的相对密度。在实验条件下,多晶材料晶粒尺寸没有发生异常长大,硬度为16~18 GPa,断裂韧性为3.8~4.4 MPa·m^(1/2),抗弯强度为239~540 MPa。材料的热导率和热扩散系数随着温度的升高而降低,气孔是影响复合材料热导率的主要因素。

粉体材料工程线上线下教学模式探索——以北方民族大学为例

本文基于网络教学、在线学习的盛行趋势,探索以学生为主体,教师为主导,线上自主学习,线下梳理总结的教学模式。研究内容包括教学内容的优化完善、教学方法的改进、学业评价方式改革等,目标是提高学生的学习主动性,激发学生的学习兴趣,改善教学效果。

不同配副下ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦学性能

以微米级ZrB_2和SiC粉末为原料,采用热压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷,考察了SiC含量,摩擦对偶,速度和载荷对ZrB_2-SiC复相陶瓷摩擦磨损特性的影响.结果表明:ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦系数和磨损率对SiC含量和摩擦对偶的变化较为敏感,速度和载荷变化,摩擦系数和磨损率的波动较大;以WC为对偶,速度0.1 m/s,载荷5 N时的ZrB_2-SiC复相陶瓷的平均摩擦系数和磨损率分别仅为0.4和2.41×10–4 mm3/(N·m).ZrB_2-SiC复相陶瓷的磨损机制以机械磨损为主,伴有轻微摩擦氧化,摩擦层的形成有利于摩擦系数的减小.

有限氧化物粉末润滑下Ti_3SiC_2自配副在空气中的摩擦系数-温度特性

以传统固体润滑剂石墨和MoS2为基准,考察了PbO、ZnO、NiO和TiO2等氧化物粉末有限润滑下Ti3SiC2自配副在空气中从室温到800℃的摩擦系数-温度特性.结果表明:石墨和MoS2可大幅降低Ti3SiC2自配副的摩擦系数,但石墨的使用温度范围较窄且最高使用温度较低(200℃以下);MoS2使用温度虽较宽,但在500℃以上会发生氧化失效.与石墨和二硫化钼的摩擦系数相比,虽然氧化物粉末的润滑性较差,但在不同温度范围具有固体润滑作用.从室温至600℃范围内PbO粉末润滑性最好;700℃以上,TiO2和NiO具有一定减摩作用.石墨、MoS2和氧化物粉末的润滑机理与粉末的成膜性、膜的剪切和膜的化学稳定性有关.

造孔剂和增强剂对工业固废基多孔陶瓷性能的影响

以镁渣,粉煤灰为原料,添加造孔剂(电石渣、碳粉)和增强剂(高岭土、膨润土)制备多孔陶瓷,并研究造孔剂和增强剂种类和含量对多孔陶瓷性能的影响。结果表明,添加造孔剂后,多孔陶瓷的烧失率、吸水率和气孔率升高,体积密度和强度降低。同等含量时,碳粉具有较好的造孔效果;多孔陶瓷的烧失率、吸水率和气孔率最高可分别达到30%,38%和53%,体积密度最小达到1.4 g/cm^3;添加增强剂后,多孔陶瓷的强度大为提高,但其吸水率、气孔率降低,体积密度增加。高岭土的含量不大于10%时,其粘结增强效果明显优于同等含量膨润土的;多孔陶瓷的压缩强度可至28 MPa。

原料配比对工业固废多孔陶瓷性能和形貌的影响

为最大限度地利用工业固废,以镁渣、粉煤灰、电石渣等固废为原料,经高温烧结制备多孔陶瓷材料,研究了三种固废原料的配比对多孔陶瓷烧失率,气孔率,吸水率,体积密度,抗压强度,微观形貌以及物相的影响。实验结果表明:烧结温度1150℃,保温时间为4 h,镁渣、粉煤、电石渣配比为70∶25∶5时,所制备的多孔陶瓷具有最大抗压强度,98 MPa;配比为60∶15∶25时,多孔陶瓷具有最大气孔率,57%;配比为60∶30∶10时,多孔陶瓷骨架完整,微孔分布均匀。多孔陶瓷的物相主要以CaO和SiO_2高温反应的产物偏硅酸钙,硅酸二钙或硅酸钙镁为主,含有少量铝硅酸盐和铁酸盐。

国内外材料科学与工程硕士研究生课程体系对比

课程建设是研究生教育的核心,文章对比了国内外较为典型的材料科学与工程硕士研究生课程,从学分分布、必修、选修课程设置以及实践环节分析了“双一流”学科与地方院校学科差距,结合地方院校研究生课程建设实际,提出构建具有特色的研究生课程教学体系的思考。

过滤用镁渣多孔陶瓷的制备与渗透性能

本文以镁渣,粉煤灰等为原料制备了镁渣基多孔陶瓷,评价了多孔陶瓷的孔隙参数,烧结性能,力学性能,渗透性能等,观察了多孔陶瓷的微观结构,研究了烧结温度、成型压力、原料配比和添加剂等因素等对多孔陶瓷理化性能的影响。结果表明,烧结温度1150℃,保温4 h可制得固废掺比为90%的镁渣基多孔陶瓷,成型压力对多孔陶瓷的气孔率、吸水率和体积密度具有较大影响。镁渣和粉煤灰的配比为7∶2时,多孔陶瓷产品的综合性能较好。添加电石渣和碳粉为造孔剂能够匀化气孔分布,细化孔径,提高多孔陶瓷的气孔率和气体过滤性能。

Ti_3SiC_2/Cu摩擦副的载流摩擦学性能

本文中考察了Ti3SiC2/Cu摩擦副在干摩擦和微量离子液体润滑条件下的载流摩擦学特性.在干摩擦条件下,Ti3SiC2/Cu摩擦副的摩擦系数值为0.6~0.75.当滑动速度从0.11增至0.33 m/s时,接触电阻降低小,在Ti3SiC2栓磨损表面有Cu的转移膜形成.当滑动速度为0.44和0.56 m/s时,栓/盘接触不稳定并且产生电火花,表明在机械磨损和电磨损共同作用下Ti3SiC2栓发生了严重磨损.在微量离子液体润滑条件下,Ti3SiC2/Cu摩擦副处于边界润滑状态,随着滑动速度的提高,摩擦系数由0.08增至0.2.当滑动速度高于0.33 m/s时,产生长约数厘米、平均直径53μm的弯曲缠绕的铜丝,这是相对较硬的Ti3SiC2对Cu盘犁削作用的结果.铜丝将离子液体'扫离'了摩擦表面,并且对摩擦学性能和电性能造成不利影响.

粉体材料工程课程设计教学改革

针对现有粉体材料工程课程设计模式的弊端——形式单一、理论不能结合实际,改革课程设计模式为理论和实际相结合,既有工艺和流程设计,又有产品制备和表征。使学生将粉体相关理论知识与粉体生产的实践环节通过直接的试验联系起来,有利于学生掌握粉体各处理单元的关键问题。通过方案设计、实验室试制、性能检测使学生了解科学研究、粉体产品生产的一般方法。

过滤用粉煤灰多孔陶瓷的制备及其渗透性能

以粉煤灰为主要原料,分别添加不同种类(碳粉、木质纤维、电石渣)和不同数量(碳粉添加质量分数为5%~50%,木质纤维添加质量分数为5%~30%,电石渣添加质量分数为0~50%)的造孔剂,以100 MPa压力成型后,在1100℃保温2 h烧结制成多孔陶瓷。结果表明:1)碳粉添加量增多,多孔陶瓷的显气孔率、平均孔径、气体渗透率和氮气通量增大,容重减小。2)电石渣添加量增多,多孔陶瓷的显气孔率、气体渗透率和氮气通量增大,容重减小,平均孔径变化很小。3)木质纤维添加量从5%(w)增加至15%(w)时,试样的显气孔率和平均孔径增大,容重减小;继续增加至30%(w)时,试样的显气孔率和容重基本上没有发生变化,平均孔径逐渐减小,气体渗透率和氮气通量的变化无明显规律。4)以碳粉为造孔剂的多孔陶瓷的物相为石英、钙长石和硅酸钙相。以电石渣为造孔剂的多孔陶瓷的物相包含石英、钙长石、钙铝黄长石和硅酸钙。以碳粉和电石渣为造孔剂,可通过改变造孔剂添加量线性地调控多孔陶瓷的性能参数和孔参数。

碳化硅-金刚石陶瓷的制备及其导热性能

以碳化硅(SiC)和金刚石为原料,以氧化铝和氧化钇为烧结助剂,在1850℃保温1 h无压烧结制备了SiC-金刚石陶瓷。研究了金刚石含量(质量分数分别为0、0.25%、0.5%、1.0%、2.5%、5%)对SiC-金刚石陶瓷性能的影响。结果表明:随金刚石含量(0.25%~5%(w))的增加,SiC-金刚石陶瓷的致密度逐渐下降,晶粒尺寸先增大后减小。当添加0.25%(w)的金刚石时,试样性能最好,其致密度、热导率和比热容分别为90.3%、83.2 W·m^(-1)·K^(-1)和0.71 J·g^(-1)·K^(-1)。

TiNbTaZrAl高熵合金黏结剂对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响

采用机械合金化制备了TiNbTaZrAl难熔高熵合金,加入采用放电等离子法制备的Ti(C,N)基金属陶瓷。借助物相分析和形貌表征优化了温度和压力的制备工艺参数。通过XRD、SEM/EDS、TEM、维氏硬度计等对陶瓷进行表征,研究了不同高熵合金加入量对陶瓷的物相、微观组织及力学性能的影响。。结果表明:相比Co黏结剂,TiNbTaZrAl高熵合金的加入可以促进碳化物的固溶和Ti(C,N)晶粒的细化。高熵合金加入量为7.5%(质量分数)时,陶瓷力学性能最优。在优选温度1600℃和压力30 MPa的工艺参数下,采用高熵合金黏结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷的维氏硬度和断裂韧性,分别达到(1960.4±40)MPa和(10.01±0.25)MPa∙m^(1/2),相比采用Co黏结剂的金属陶瓷分别提升了11.68%和9.28%。

提高工科类高校本科生毕业设计质量的探讨

毕业设计教育环节在工科类高校大学生培养实践动手能力、科学素养和创新精神方面的作用举足轻重。针对目前毕业设计质量下滑的严峻形势,从分析毕业设计环节存在的问题入手,结合民族高校特点,针对性地提出了改革措施。

多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料定型封装及热性能研究

以微米级SiC粉为原料,采用冷冻干燥工艺制备具有连贯层状孔结构的SiC陶瓷。以多孔SiC陶瓷为基体,石蜡为相变芯材,通过真空浸渍法制备多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料,研究了石蜡在层状多孔SiC陶瓷内的浸渗行为及复合材料的储热性能。结果表明,层片状多孔SiC陶瓷的显微形貌对石蜡的浸渗过程及储热性能有明显影响。当石蜡负载量为21.7%(质量分数)时,复合相变材料熔融温度为59.6℃,凝固温度为53.9℃,相变潜热为28.4 J/g,室温下的热导率为2.4 W·(m·K)^(-1)。复合相变材料吸热峰和放热峰强度随着石蜡负载量减少而降低,当温度为200℃时,多孔SiC陶瓷/石蜡复合相变材料失重为5%(质量分数),表明材料具有良好的热稳定性。复合相变材料在100℃热处理30 min后陶瓷基体未发生形变,经100次热循环后具有稳定的相变潜热和良好的定型能力。

(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的制备、微观结构与抗磨损性能

过渡金属碳化物陶瓷是超高温陶瓷的典型代表,具有极高的熔点和硬度,而韧性和耐磨性有待提高。近年来,在高熵理论指导下合成的多元碳化物固溶体—高熵碳化物陶瓷具有更高的熔点和良好的韧性。本工作采用放电等离子烧结(SPS)制备了具有优异耐磨性能的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。研究了1600~2100℃烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的致密化行为、物相、微观形貌、力学和耐磨性能。结果表明,烧结温度为1700℃时,可得到面心立方结构的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷。1900℃以上时,高熵陶瓷相对密度大于98%。烧结温度由1700℃升高至2100℃,晶粒长大,元素扩散趋于均匀。晶粒间存在晶界滑动和氧化物杂质(TiO_(2))聚集,晶粒内部存在位错。2100℃烧结得到的高熵陶瓷的力学性能最优,Vickers硬度、弹性模量和断裂韧性分别增加到20 GPa、431 GPa和4.46 MPa·m^(1/2),同时具有优异的耐磨性,2100℃条件下烧结的(Ti_(1/6)V_(1/6)Nb_(1/6)Ta_(1/6)Mo_(1/3))C高熵陶瓷的平均比磨损率可低至5×10^(-7) mm^(3)/(N·m)。