无压烧结Al_2O_3/SiC纳米复相陶瓷的研究

将粒径为 3 0～ 3 5nm的 β -SiC粉 ,加入亚微米尺寸的α-Al2 O3粉料中 ,通过无压烧结工艺 ,制备出了Al2 O3/SiC纳米复相陶瓷 .烧结体相对密度达到 98.82 % ,抗弯强度和断裂韧性分别达到 489MPa和 6.67MPa·m1 / 2 .SEM分析发现 :纳米SiC颗粒镶嵌于氧化铝晶界 ,形成了由Al2 O3-SiC -Al2 O3晶粒间搭桥联结的界面与SiC -Al2 O3之间牢固结合的相界组成的复合界面 ,改善了晶界结构 ,极大地提高强度和韧性 .同时发现纳米强化相中O2 含量对烧结体密度和组织结构有重要影响 .用Si/C/N非晶复合粉作为强化相也进行了对比实验 .

Al_2O_3/堇青石陶瓷的制备和抗热震性能研究

为了解决氧化铝陶瓷抗热震性差的难题,将堇青石、纳米SiC加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了Al2O3/堇青石抗热震陶瓷.结果表明,w(堇青石)=10%、烧结温度为1 520℃时陶瓷可获得最高密度.陶瓷样品能够承受1 500℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现堇青石与氧化铝形成长柱状固溶体,呈无规分布状态.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.

氧化铝-钛酸铝-莫来石复相陶瓷抗热震性研究

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有低膨胀系数的钛酸铝和莫来石加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝-钛酸铝-莫来石复相抗热震陶瓷.结果表明,钛酸铝加入量w（Al2O3.TiO2）=10%-20%、烧结温度为1470-1550℃时,陶瓷可获得较高密度.陶瓷样品能够承受1500℃温差（空冷）的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成长柱状固溶体,并呈无规分布状态.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.同时,在基体内部存在大量的微孔和微裂纹,使材料表现出更低的热膨胀.

有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷

为研制在不同温度下服役的多孔陶瓷，对其制备技术进行了研究．设计了以Al2O3为基体粉料，分别添加硅灰石和堇青石，采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷的工艺；讨论了泡沫的选取及预处理对样品挂浆效果的影响，以及烧结温度对样品性能的影响，确定了最佳工艺参数．实验证实：添加硅灰石的多孔陶瓷，当α-Al2O3占70％时，最佳烧结温度为1470℃，而含堇青石的多孔陶瓷，同样是α-Al2O3为70％时，最佳烧结温度为1500℃，但后者更适宜高温条件下服役．经SFM检测，多孔陶瓷的气孔率可达到87％-93％，孔洞均匀，为三维通孔结构，孔径在0．5-4mm之间．

Al_2O_3的质量分数对衬瓷层组织及耐磨性的影响

针对表面工程领域对耐磨材料的迫切需要及制备耐磨材料的复杂性,发明了钢水余热衬瓷技术,并利用该技术对耐磨衬瓷层进行了研究.通过将不同比例的Al2O3和金属粉料混合、合成,制备出陶瓷复合粉,并将其涂覆在沾有高温胶的砂型型腔工作面上,通过正常的钢水浇铸工艺,利用钢水凝固时释放出的热量将陶瓷复合粉烧结到钢的表面,达到耐磨效果.利用扫描电镜观察分析了衬瓷层的组织、表面形貌、是否有脱落现象以及衬瓷层与基体的结合情况,利用能谱分析了衬瓷层的成分,利用磨损试验机检测了衬瓷铸件的耐磨程度.结果表明:Al2O3的质量分数在35%～45%之间的衬瓷效果最好,其耐磨性是淬火45号钢的80倍.

烧结气氛对Al_2O_3/SiC纳米复合陶瓷显微组织的影响

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有热导率高、热膨胀系数低的SiC加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,在有气氛保护和无气氛保护条件下分别制备出氧化铝基抗热震陶瓷.采用扫描电子显微镜(SEM)对陶瓷进行组织结构分析,结果表明:在气氛保护条件下烧结的Al2O3/SiC复相陶瓷气孔比无气氛条件下烧结的明显减少,复相陶瓷基体内部气孔显著降低.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要的作用.

氧化铝-钛酸铝复相陶瓷的抗热震性能

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有低膨胀系数的钛酸铝加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝钛酸铝复相抗热震陶瓷.结果表明,钛酸铝加入量为w(钛酸铝)=20%,烧结温度为1 510℃时,陶瓷样品能够承受1 500℃温差(空冷)的热震破坏,并且是制备氧化铝钛酸铝复相陶瓷的最佳成分.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成长柱状固溶体,并呈无规则分布状态.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.

Al_2O_3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中,烧结Al2O3/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象,以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律,分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺,制备了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷.经检测,前者性能优异,其相对密度为98.82%,抗弯强度为489 MPa,断裂韧性达6.67 MPa.m1/2;而后者性能大幅度降低,经x-ray检测发现,烧结后样品中SiC衍射峰消失,即纳米SiC严重氧化;同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加,氧化现象加剧,性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析,发现:碳化硅已经分解为CO2和SiO2,前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔,而后者以玻璃相形态存在于晶界中.

高强度铝合金7175—T_（736）锻件热处理制度的探讨

本文对高强度铝合金７１７５—Ｔ_（７３６）锻件的热处理制度、力学性能、应力腐蚀寿命和显微组织进行了系统研究，制定了最佳热处理制度，力学性能和应力腐蚀寿命完全符合美国宇航标准ＡＭＳ４１４９Ａ的规定。

排塑工艺对钢水余热衬瓷技术的影响

针对表面涂层技术工艺复杂、高耗能、结合不牢固等缺点,利用钢水余热衬瓷技术制得了金属表面衬瓷层.该技术核心之一是配制合格的复合粉.在配制过程中加入了粘结剂(PVB),但使用之前需将其排出.把混合均匀的铁粉和铝粉以及纯PVB一起放在实验箱式炉中加热,确定出了排塑的最佳工艺.利用XRD分析了合金的氧化程度,用SEM比较了排塑完全和未排塑完全的衬瓷铸件的组织.结果发现430℃×1h为最佳排塑工艺;排塑完全的衬瓷铸件表面平整光滑、衬瓷层与基体结合强度高.

纳米SiC粉中的氧含量对Al_2O_3陶瓷无压烧结的影响

讨论了纳米 SiC中的氧含量对 Al2O3/ SiC纳米复相陶瓷性能的影响 .发 现当氧含量偏高时，烧结体难以致密化，同时在组织中出现大尺寸气孔 .实验证明，氧含量 较低的纳米β SiC可以使烧结体密度和强度得到极大提高；而氧含量偏高的 Si/C/N非晶 复合粉，提高性能的作用甚微 .其根本原因就是，粉体中的氧与硅形成蒸气，从而使烧结体 中出现气孔 .

纳米陶瓷涂层的抗热震性能

为了保护金属基体、延长金属基体的使用寿命，采用不同成分配比（5：2，5：1，2：1）的FeAl合金和Al2O3的混合粉料在碳钢表面预置一层陶瓷涂层，利用气体保护无压烧结设备，在氩气氛保护下烧结出结合性良好的纳米陶瓷涂层，并进行了抗热震性实验．将试样循环加热到500～1000℃，立即投入室温的冷水中，同一样品经受多次热震，使某些试样的陶瓷衬层在1000℃时仍能与金属牢固结合而不脱落，说明所制备的复合陶瓷涂层与基体结合强度高，因此具有良好的抗热震性．涂层形成成分梯度，其分布规律为提高抗热震性能提供了保证．

钢水余热烧结衬瓷铸钢件的耐磨性

为了将纳米陶瓷粉与其它金属粉料制成复合粉料,借助一种高温胶(自行研制的新产品)将陶瓷复合粉料粘结在铸型(铁型或砂型)的工作表面上,然后将钢水浇铸到型腔中,利用钢水余热将陶瓷复合粉料烧结在铸钢件表面上.结果表明:钢水余热烧结衬瓷技术保证了浇铸时产生较少的气泡,且衬瓷面平整,达到了可以应用的程度.试样的耐磨性有了较大的提高,主要是因为复合陶瓷粉分布均匀,增强了耐磨性.面扫描和线扫描成分分析表明:即使衬瓷层厚度达到200μm,如果表面层的氧化铝颗粒分布不均匀,也不能提高耐磨性.显微组织分析表明,衬瓷层显微组织致密,衬瓷层与基体结合强度高.

多孔陶瓷-铜复合材料的显微组织

针对电机上电刷等部件服役寿命短的实际问题,采用有机泡沫浸渍法制备了多孔陶瓷;以多孔陶瓷为基体,采用熔渗法制备出铜-陶瓷复合材料.利用SEM对多孔陶瓷以及铜-陶瓷复合材料进行了显微组织结构分析.发现多孔陶瓷的孔径均匀,孔洞在三维空间上相互连通,基本上接近圆形,且陶瓷骨架的宏观结构表面较粗糙、有微孔,这样的结构有利于熔渗铜;同时发现加入硅灰石和方解石的多孔陶瓷,在熔渗铜的过程中发生粉化现象,而加入堇青石的多孔陶瓷耐高温性能良好,与铜能够形成结合牢固的界面.因此作为导电耐磨材料的多孔陶瓷,其添加剂应选择堇青石.

中间高温均匀化对7175－T_（736）铝合金锻件组织和性能的影响

本文系统地研究了挤压锻坯中间高温均匀化对７１７５－Ｔ（７３６）铝合金锻件组织性能的影响。结果表明，中间高温均匀化能显著提高锻件（Ｔ（７３６）状态）的塑性（δ），电导率（ｒ）和应力腐蚀寿命（ＳＣＬ），并能明显改善拉伸断口和应力腐蚀断口的结构。在中间高温均匀化过程中析出的Ａｌ－Ｃｒ化合物的弥散质点，对显微组织和组织参数具有有利影响，因而使Ｔ（７３６）锻件的塑性和应力腐蚀寿命得到改善。

金属表面衬瓷复合材料界面显微结构研究

陶瓷材料具有优异的耐磨、耐热及耐腐蚀性能,但脆性很高;钢铁材料具有良好的强度、韧性和可靠性,但耐热、耐磨、耐腐蚀等性能较差。将二者优点结合起来,可获得综合性能优异的复合材料。本文采用在金属表面衬瓷的新技术,制成一种"铸钢表面衬瓷复合材料"。该复合材料基体是45号铸钢,具有中碳钢良好的塑、韧性和可靠性;表面由纳米复合陶瓷组成,表现出陶瓷的优异耐磨、耐热和耐腐蚀性。本文检测了该材料的耐磨性,利用SEM对衬瓷层的成分分布、显微组织和界面结构进行了研究。该复合材料衬瓷层厚度达到600μm以上;沿垂直表面的方向由表及里,陶瓷相含量逐渐下降;界面无缝隙、无裂纹,结合紧密,是衬瓷层与基体结合强度高的主要原因。

烧结工艺对衬瓷界面显微组织的影响

针对传统方法制作陶瓷涂层材料成本高、结合强度低、不适用于大规模生产等问题,采用纳米耐磨相预渗入法衬瓷技术,通过常压烧结制成了纳米陶瓷涂层材料.通过对其中3组不同烧结工艺所得样品的扫描电镜图片分析,发现纳米耐磨相料浆渗入坯体表面间隙较深的部位,烧结后形成了无明显界面的衬瓷层,克服了传统表面涂层结合强度低的缺点.通过对比不同烧结工艺与显微组织的关系,发现提高衬瓷层致密度的最有效措施是提高烧结温度,而靠延长保温时间来提高致密度的做法基本无明显效果.本实验中获得的最佳烧结工艺为M.

钢水余热衬瓷层磨损机理

针对工业生产中摩擦磨损造成零件失效的现象,对材料表面耐磨损问题进行研究.采用钢水余热衬瓷技术,借助钢水散出的热量把陶瓷复合粉料烧结在铸钢件表面,形成了高耐磨性衬瓷层.磨损试验结果表明,衬瓷层磨损失重率是淬火45#钢的1/80;用SEM分析了涂层的显微组织,发现陶瓷颗粒比较均匀地分布在金属基体组织中,颗粒被基体金属紧紧包覆.分析认为,这些陶瓷颗粒承载着摩擦过程的大部分载荷,这种显微组织是耐磨性大幅度提高的重要原因之一.

先进陶瓷材料的研究重点及产业化展望

本文以美国为例,通过对美国先进陶瓷材料现状及发展趋势的研究,说明先进陶瓷以其优越的高温性、可靠性及其独特性能已经成为一种经济适用的首选材料,并广泛应用于工业制造、能源、航天、交通、军事以及消费品制造等领域。美国把研究工作的重点放在企业界,这一举措对我们具有一定的借鉴作用。

氧化铝-锂霞石复合陶瓷在钢水中抗热震性研究

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有负膨胀系数的锂霞石加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝-锂霞石复合抗热震陶瓷。结果表明,锂霞石加入量w(锂霞石)=20%,烧结温度为1500℃时,陶瓷样品能够承受钢水中1500℃温差(空冷)的热震破坏。采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成片状组织,这样的显微组织对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用。