用Y_2O_3Al_2O_3SiO_2Si_3N_4钎料连接氮化硅复相陶瓷

研究了用Ｙ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２Ｓｉ３Ｎ４ 钎料对氮化硅复相陶瓷的连接． 对连接界面进行ＳＥＭ、ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析．接头强度随着保温时间、连接温度的增加而逐渐增加． 在达到峰值后，连接强度逐渐降低．在ＹＡＳ钎料中添加氮化硅， 可以降低接头界面的热应力，改善接头强度． 微观分析表明：接头强度的变化主要与界面反应和界面孔洞损伤有关．

n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对气化飞灰制备的莫来石陶瓷结构及性能的影响

为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能的影响。结果表明,n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能具有很大影响。XRD分析表明,莫来石在所有样品中均为主导晶相;样品中主要出现了三种微观结构——玻璃区域、棒状莫来石结构和块状莫来石结构。随着原料中n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的升高,玻璃区域和棒状莫来石结构逐渐减少而块状莫来石结构逐渐增加;由于非晶态玻璃相的减少、莫来石相的增加及赤铁矿的出现,样品的颜色随着n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的增加逐渐由浅棕色变化为淡粉色。同时,样品由于反应产物的种类与含量的不同发生了不同程度的膨胀与收缩;随着n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))由0.6增加到1.8,样品的显气孔率(最大值为68.81%)和吸水率(最小值为19.08%)不断降低并在n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))为1.5时趋于平缓,样品体积密度的变化趋势(最小值为0.96 g/cm 3)则与显气孔率和吸水率的变化趋势相反,而抗折强度呈现随n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))的增加先增大后减小的趋势,并在n(Al_(2)O_(3))∶n(SiO_(2))为1.5时达到最大值(89.21 MPa)。

铝热剂法原位合成农机刀具Al_2O_3-Ti(C,N)复合涂层组织结构及性能

为了提高旋耕刀、犁铧等农机触土刀具表面强度,以铝热剂的放热反应提供内在热源、等离子弧作为外在热源,采用反应等离子熔覆技术在Q235钢表面原位合成了Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合涂层的微观结构及强质硬化相的成分、组织及性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,涂层主要由网状、嵌套、球状等3种结构组成,硬质相Al_2O_3、Ti(C,N)与粘结相Fe-Ni之间相互包裹、互相嵌套,构形成空间网状骨架结构;涂层硬度最高可达HV_(0.5)2160,平均硬度HV_(0.5)1870,约为基体Q235钢的7.7倍;涂层摩擦系数约为0.372,其磨损量约为65Mn钢及Q235钢的1/7和1/17,与基体相比,复合涂层具有较高的硬度和较好的摩擦磨损性能,可以为农机材料表面强化提供参考。

Si_3N_4-Fe对Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

利用Si3N4 的优良性质及金属塑性相Fe的作用 ,将其添加到高炉出铁沟用Al2 O3-SiC -C浇注料中 ,以改善材料的力学性能和抗氧化性能。对高温处理后试样强度、显气孔率测试以及对氧化层的SEM分析 ,结果表明 ,添加适量的Si3N4 -Fe ,材料的显气孔率降低 ,强度提高 ,抗氧化性增强。

SiC晶须和Ti(C,N)颗粒协同增韧Al_2O_3陶瓷刀具的研究

采用热压工艺烧结制备了SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷刀具复合材料。研究了不同烧结温度(16 0 0～ 175 0℃ )下 ,材料的致密度和力学性能 (断裂韧性KIC ,维氏硬度HV和抗弯强度σf)随晶须含量 (10 %～4 0 % )的变化关系 ;探讨了SiC晶须和Ti(C ,N)颗粒对Al2 O3基体的协同增韧机理。同时与SiCW Al2 O3陶瓷及Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷作对比研究。结果表明 :SiCW Ti(C ,N) Al2 O3(Y2 O3)陶瓷材料在 175 0℃ ,晶须含量为 2 0 %时获得最佳的综合力学性能 :KIC =7 11MPa m1 2 ,HV =2 1 16GPa ,σf=82 0MPa ;明显高于SiCW 含量为 2 0 %的SiCW Al2 O3陶瓷和不加晶须的Ti(C ,N) Al2 O3陶瓷。第三相Ti(C ,N)颗粒的加入与晶须一起产生明显的迭加增韧效果 ,而且对SiCW 的各种增韧机制起到了促进作用。

B_4C外加量对Al_2O_3-SiC-Si_3N_4铁沟浇注料性能的影响

研究了B4C外加量（外加质量分数为0~0.6%）对Al2O3-SiC-Si3N4铁沟浇注料常温物理性能和高温抗折强度的影响。用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪测定了试样的物相组成和显微结构。结果表明：随着B4C加入量的增大,浇注料体积密度和常温强度先增大后减小,显气孔率先减小后增大,高温抗折强度先增大后减小;B4C外加质量分数为0.4%时,浇注料综合性能达到最佳。B4C在材料中的作用主要是促进烧结和防氧化。与未添加B4C试样相比,添加B4C的试样中生成了更多纤维状的O’-SiAlON,且长径比更大。O’-SiAlON的生长机制推断为气-固机制。

Fe含量对钛铁矿原位反应合成Al_2O_3-Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

利用钛铁矿通过碳热铝热原位还原反应、采用热压工艺制备了致密的Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料,使钛铁矿两种主体成分Ti和Fe得到充分有效的利用。研究了Fe含量对制备过程、合成产物组织和性能的影响。结果表明,Fe含量的增加降低了碳热反应的温度;随Fe含量的增加,Fe相开始团聚,材料的组织都变得粗大;同时,随Fe含量的增加,Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的硬度稍有下降,抗弯强度明显降低。

纳米Al2O3对Ti(C，N)基金属陶瓷性能的影响

研究了纳米Al2O3对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响,探讨了微米/纳米金属陶瓷的增韧机制。对断裂模式的改变、显微结构的变化、多条裂纹的产生等进行了分析。

n-Al_2O_3-Fe复合镀层摩擦学特性研究

摩擦与磨损所造成的运动副配合间隙超标是装备零件更换的主要原因,造成了具大的经济损失,当前的采用镍等作为基体的纳米复合镀层不适用于零件修复。研究基体金属采用Fe的铁基纳米复合镀层,用于金属零件磨损后再修复具有非常重要的研究意义。在FeC l2溶液中加入纳米A l2O3,制成镀液,根据给定的工艺参数制备镀层,研究了镀层滑动、滚动、固定、半固定条件下摩擦学特性和与摩擦副配对的摩擦学特性。结果表明:镀层在滑动和固定磨料磨损条件下具有很高的耐磨性,在与摩擦副配对时,需要良好的磨合。研究发现,n-A l2O3-Fe具有非常优异的摩擦学性能,能满足装备机械零件磨损后修复的需要。

Ni和Ti的添加对Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料性能的影响

研究了Ni和Ti的添加对真空热压烧结方法制备的Al2O3-Ti(C,N)陶瓷基复合材料的显微组织和力学性能的影响.发现添加Ni和Ti的复合材料主要由Al2O3、Ti(C,N)和Ni组成,没有发现存在金属Ti.Ti由于非常活泼,在热压烧结过程中可能与石墨模具产生的含C气氛反应生成TiC,或与高温下Ti(C,N)的少量分解产生的N2气氛反应生成TiN,这有利于减少复合材料中的气孔.适量添加Ni可通过液相烧结促进复合材料的致密化,提高复合材料的相对密度,并能通过产生裂纹偏转和裂纹桥联提高复合材料的断裂韧性.热压温度为1550℃、等摩尔比的Ni和Ti混合粉末添加量为5vol%时,Al2O3-Ti(C,N)-Ni-Ti复合材料的相对密度为99.6%,硬度为21GPa,抗弯强度为818MPa,断裂韧性为8.1 MPa.m1/2.

Al_2O_3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合刀具对淬硬35CrMo合金钢进行连续干切削时各切削参数对切削力的影响.结果表明:切削深度对切削力的影响最显著,切削速度的影响最小.对比研究了Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的耐磨性能和磨损形态:后者的耐磨性能明显优于前者,其中Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)的耐磨性能最高.Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti刀具的磨损形态主要表现为后刀面的磨粒磨损和疲劳磨损,由于这种材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,能有效防止前刀面出现崩刃破损现象,因此具有较高的可靠性,适用于高速切削.在高速切削条件(ap=0.06 mm,vc=254.9 m/min,vf=0.09 mm/r)下,Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)刀具的切削耐用度为150 min.

Si_3N_4-Al_2O_3-CaO系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料 ,研究了在焦炭保护情况下 ,Si3N4-Al2 O3-CaO系材料经 1 5 0 0℃、1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃烧成时的烧结性能和物相变化 ,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明 ,该体系材料的烧结性能与试样的组成和烧成温度有关 :温度由 1 5 0 0℃升至 1 6 0 0℃ ,试样体积密度增加 ,显气孔率降低 ,但升至 1 6 5 0℃时 ,试样的体积密度反而下降 ,显气孔率增加 ;在同一温度下 ,试样中Si3N4含量增加 ,体积密度下降。同时 ,试样在烧成过程中存在质量变化现象 :1 5 0 0℃烧成试样均表现为质量增加 ,当温度升至1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃时 ,试样质量又由增加变为减小。根据热力学分析推测 ,试样烧成过程中存在复杂的化学反应 ,低于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2Si2 N2 O(s) +1 /2N2 (g) +3 /2C(s)是试样质量增加的主要机理 ;高于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2SiC(s) +3 /2SiO(g) +2N2 (g)是引起质量损失的主要机理。XRD分析显示 ,烧后试样中除存在刚玉和Si3N4相外 ,在烧成过程中还发生了物相变化 :1 5 0 0℃时出现了钙黄长石相 ,1 6 0 0℃时钙黄长石又消失 ,出现了Ca -α Sialon和β Sialon ,温度升至 1

(Al_(16)Ti)^(n±)(n=0-3)离子团簇中Ti原子对电子结构及其与H_2O分子相互作用的显著影响

用密度泛函理论结合全电子自旋极化方法构建并优化出了最稳定的(Al16Ti)n±(n=0-3)离子团簇,研究了其几何结构、稳定性和电子结构.同时研究了水分子在(Al16Ti)n±(n=0-3)离子团簇表面的吸附结构和吸附能.研究结果与纯(Al17)n±(n=0-3)离子团簇的电子结构及其与H2O分子的相互作用规律做了对比.通过电子最高占据轨道和最低空轨道的空间分布,发现大部分的活性电子占据在Ti原子位置,少量电子根据曲率从大到小的顺序依次占据.通过分析最稳定的(Al16Ti H2O)n±(n=0-3)吸附化合物的几何结构可以看出,水分子都倾向于吸附在Ti原子上,并且为亲氧吸附.在所有的吸附化合物中,(Al16Ti H2O)+具有最短的平均O―H键长,比孤立H2O分子中的O―H键约长0.0003 nm,然后随着电子数的增加或减少,O―H键都会进一步被拉长.研究结果表明,Al团簇离子中Ti原子的掺杂可以有效提高H2O分子的解离效率.另外,在金属团簇的几何结构效应与杂质效应共同出现时,杂质的影响占据了主导地位.

添加物对Al_2O_3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料组织和性能的影响

Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料具有广阔的应用前景,但综合性能还有待进一步改善。分析讨论了TiC/Ti(C,N)主要成分含量对组织性能的影响,综述了Cr2O3、Y2O3、ZrO2等化合物添加物和Fe、Al、Co、Ni、Mo等金属添加物对Al2O3-TiC/Ti(C,N)系陶瓷复合材料中组织和性能影响的研究结果,并比较分析了其各自的特点。

烧结温度对Al_2O_3/SiC(n)纳米复相陶瓷性能的影响

采用极性分散剂 ,在微米Al2 O3 基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Al2 O3 /SiC(n)纳米复相陶瓷 ;研究了烧结温度对氧化铝纳米复相陶瓷性能的影响。研究结果表明 :烧结温度的不同使得烧结后Al2 O3 /SiC(n)

添加Co,Ni和Mo对钛铁矿原位合成Al_2O_3-Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

在钛铁矿原位反应合成Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的基础上,添加Co,Ni和Mo来改善Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的性能。通过物相分析、扫描电镜和力学检测手段研究不同金属添加剂对合成产物物相、组织和性能的影响。研究结果表明:添加Co和Ni以后在烧结过程中分别形成了含Co和Ni的[Fe,Co]及[Fe,Ni]固溶相,材料的硬度有所降低,抗弯强度有所提高但提高的幅度不大。Mo的添加阻碍了Ti(C,N)相的长大,细化了Ti(C,N)晶粒;在烧结过程中生成的Mo2C包覆在Ti(C,N)相的周围,改善了Ti(C,N)相与Al2O3相和Fe相的润湿性,这同时导致了材料硬度和抗弯强度升高。当Mo添加量为8%时,烧结材料的力学性能最佳,抗弯强度和硬度分别为476 MPa和19.4 GPa。

无压烧结Al_2O_3/Si_3N_4纳米复合陶瓷的力学性能

本文对Al2 O3/Si3N4体系进行无压烧结。获得试样相对密度大于 98% ,采用物相分析 ,烧结体中并没有Si3N4颗粒存在而是形成SIALON相。Si3N4和Al2 O3反应生成的 β -SIALON相颗粒不仅分布在Al2 O3晶粒晶界处也存在于Al2 O3晶粒内部 ,形成独特的“内晶型”结构。当受到外力时既能诱发穿晶断裂 ,又能引起裂纹偏转 ,从而起到增强的作用。由于产生晶界滑移 ,韧性有所下降。

低Na_2O/Al_2O_3比凝胶一步晶化法合成高硅小晶粒NaY分子筛

NaY晶体的n(Na_2O)∶n(Al_2O_3)=1.0,但现有NaY合成工艺的起始凝胶的n(Na_2O)/n(Al_2O_3)均较高,导致大量原料中的Na_2O及相应量其他组分没有转化为产品,而是进入晶化母液被滤除,因此NaY生产企业期望采用更低n(Na_2O)∶n(Al_2O_3)的凝胶来提高NaY合成收率。对起始凝胶Na_2O与Al_2O_3物质的量比为3.84~4.64的水热合成NaY分子筛做了研究。结果表明,在100℃以下晶化时,n(Na_2O)∶n(Al_2O_3)=3.84的低碱度凝胶不能晶化出NaY分子筛;在100℃以上晶化时,n(Na_2O)∶n(Al_2O_3)=3.84的低碱度凝胶能够晶化出结晶度、硅铝比(Si O2与Al_2O_3物质的量比,下同)均较高且无杂晶的NaY。其最佳的晶化条件:晶化温度为110℃、晶化时间为30 h。并可重复制备出平均结晶度为95%、平均骨架硅铝比为5.93、典型粒径约为1μm的小晶粒NaY分子筛,原料平均转化率达68.2%。

热压烧结Al_2O_3/Si_3N_4复相陶瓷的研究

采用热压烧结工艺制备了Al2O3/Si3N4复相陶瓷材料,对不同温度下、不同氮化硅用量时所制备的材料进行了硬度、断裂韧性等力学性能的测试,运用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对材料的微相组成与显微形貌进行表征。结果表明1600℃,30 MPa,保温1 h,Si3N4用量为3wt%时所制备的材料的各项力学性能达到了最佳值。

Si3N4对Al2O3-尖晶石-SiC-C铁沟料性能的影响

本文采用电熔刚玉、镁铝尖晶石、SiC、球状沥青和Si3N4为主要原料，借助XRD和EDAX分析技术，研究了Si3N4加入量对Al2O3-尖晶石-SiC-C质出铁沟浇注料常温物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着Si3N4加入量的增加，浇注料的显气孔率变化不大，体积密度逐渐减小，1100℃及1500℃埋炭烧成后的抗折和耐压强度逐渐增大，当Si3N4加入量超过4％（质量分数，下同）时，浇注料的体积密度有所增大，抗折和耐压强度显著提高；浇注料在埋炭气氛下抗渣性能优良，氧化气氛下的侵蚀指数明显增大，且随着Si3N4加入量的增加，浇注料的侵蚀指数呈现出先增大后减小的趋势。本文对浇注料的性能变化进行了探讨。