原位烧结合成(Ti,V)C/Fe复合材料的组织及形成机理

以钛粉、铁粉、钒铁粉、铬铁粉、钼铁粉及石墨粉为原料,通过原位烧结制备了(Ti,V)C/Fe复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱EDS分析了材料的组织结构。结合差示扫描量热法分析(DSC)和高温X射线衍射分析研究了Fe-Ti-V-C体系原位烧结的动力学过程。结果表明:(Ti,V)C/Fe复合材料致密化程度高。增强相(Ti,V)C的形态比TiC更规则,TiC颗粒中存在富Mo的"环形结构",而(Ti,V)C中没有"环形结构"。合成(Ti,V)C/Fe复合材料的动力学过程为:在770℃左右发生钒的碳化反应生成VC,1140.4℃时发生Ti的碳化反应生成TiC,随着温度升高,VC和TiC发生固溶反应形成(Ti,V)C固溶体。在1400℃烧结时,硬质相(Ti,V)C(或TiC)在液相中根据Gibbs-Thomson效应,按照小颗粒不断溶解,大颗粒相应粗化的模式长大。

(Ti,V)C35CrMo原位烧结钢结硬质合金的热处理及性能的研究

研究了(Ti,V)C35CrMo钢结硬质合金热处理组织与力学性能的关系。结果表明,1000℃淬火500℃回火发生二次硬化现象,硬度达86HRA左右,抗弯强度为1540MPa。断口形貌特征为硬质相解理、基体准解理及韧窝。基体形变磨损和硬质相脱落是钢结硬质合金的磨料磨损机理。1000℃淬火和250℃、500℃回火后合金的耐磨性分别是高铬铸铁的3.8倍和3.5倍。

原位烧结法合成超细晶/纳米晶TiAl基合金（英文）

研究了原位烧结法制备TiAl基超细晶/纳米晶合金。首先,通过球磨方式细化TiH2,Al,Si和Nb粉,然后将球磨后粉末进行放电等离子烧结。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜分析球磨粉末及其烧结块体的特性,利用差热分析仪测试高温抗氧化性。试验结果显示,球磨过程中产生了非晶、Ti3Al纳米晶和TiH2的分解产物,球磨后粉末经高温烧结时,这些细小粉末迅速地转变成TiAl和Ti3Al相,TiAl相的晶粒尺寸为500 nm^1μm,Ti3Al相为几个纳米,这种超细烧结组织在1000℃下非常稳定,而且具有良好的抗氧化性。

原位反应烧结合成针状结构多孔莫来石载体

采用粘土矿物高岭土、Al_2O_3和Al(OH)_3为原料,原位反应烧结合成了针状结构多孔莫来石陶瓷膜载体.考察了不同铝源的添加对针状结构多孔莫来石载体形成的影响,并对其形成机制进行了研究.研究结果表明:针状结构莫来石形成机制为气固反应,在针状结构莫来石形成前有氟黄玉生成,并且与氟黄玉的生成量密切相关.以Al(OH)_3作为添加铝源的组成中氟黄玉更容易生成,并且随AlF_3含量的增加而增加,在随后烧成过程中转化为具有刚性骨架的针状结构莫来石,从而使多孔载体具有较高的孔隙率(>35%)和相对高的孔径(1.5μm).

原位反应烧结法制备SiC多孔木材陶瓷

以香杉木粉、硅粉和环氧树脂为原料,先低温制成木材陶瓷,然后利用高温原位反应烧结工艺制成了具有原木微观结构的SiC多孔木材陶瓷。TGA研究了木粉和环氧树脂的热分解行为,用XRD和SEM研究SiC多孔木材陶瓷的物相组成和微观结构,用阿基米德法测定SiC多孔木材陶瓷的显气孔率,系统研究了烧结温度和成分配比对SiC多孔木材陶瓷的摩擦学性能的影响。结果显示:SiC多孔木材陶瓷具有类似于原始木材的微观管胞结构;显气孔率随着烧结温度的升高而降低,但随着Si含量的升高而升高;在1600℃下制备的SiC多孔木材陶瓷具有良好的摩擦学性能,后期析出的碳颗粒可以有效降低磨损量。

莫来石一氧化锆复相陶瓷材料原位反应烧结机理的研究

通过测定试样真密度、烧成收缩率、相对密度以及XRD分析 ,系统地研究了原位反应结法制备莫来石一氧化锆复相陶瓷的反应烧结机理 .研究结果表明 ,ZrSiO4 在 135 0℃开始分解 ,生成t -ZrO2 和非晶相SiO2 .随着温度升高 ,非晶相含量增加 ,并在 142 0℃形成莫来石 .ZrO2 的分解和莫来石晶相的生成有一定时间间隔 ,该化学反应在 142 0～ 1480℃之间迅速进行 ,并对致密化产生不利影响 ,可采用分段烧结或阶段性保温技术来提高试样的烧结性能 .

原位反应烧结法制备MgAlON复合材料

实验原料选用高纯电熔镁砂（粒径3-1 mm）;α-Al_2O_3（活性）微粉（粒径≤5μm）;电熔镁铝尖晶石（粒径≤1mm）;Al粉（粒径≤0.088 mm）;化学纯Mg O（粒径≤0.04μm）和少量的活性材料,氮化气氛下原位反应制备MgAlON复合材料,考察了氮化烧结后试样的常规性能、物相组成、显微结构。结果表明：1500℃下,氮化气氛中耐火基质料为Al-Al_2O_3-Mg O系的混合粉可以通过原位反应制备MgAlON复合材料;骨料种类的不同,不影响MgAlON矿相的生成。且Mg Al2O4-MgAlON材料的烧结性能及氮化效果较好,常温强度也较高。试样骨架结构是骨料大颗粒在烧结中形成的,骨架中填充着反应合成的MgAlON晶粒和骨料小颗粒,使得烧成后的试样内部结构致密;微晶结构以及晶须的存在有利于提高材料的常温力学性能。

载荷对原位无压烧结MoSi_2基复合材料磨损性能的影响

通过原位烧结的方法成功制备出SiC-WSi2-MoSi2复合材料,并在XP-5型高温摩擦磨损试验机上考察了SiC-WSi2-MoSi2复合材料与Al2O3陶瓷对磨时的摩擦磨损特性。采用带微探针的扫描电子显微镜(SEM)观察与分析了SiC-WSi2-MoSi2复合材料的磨损表面形貌及成分组成,并讨论了其磨损机理。实验结果表明:复合材料的磨损过程可分为3个阶段:跑合阶段、过渡期和稳定磨损;MoSi2基复合材料的磨损机理随着载荷变化而变化,依次表现为氧化、粘着、研磨和疲劳磨损。Al2O3的磨损机制为粘着和疲劳磨损。

ZTM-复相陶瓷材料的原位反应烧结过程的研究

通过测定试样的真密度、烧成收缩率、相对密度以及ＸＲＤ分析，系统地研究了原位反应烧结技术制备ＺＩＭ复相陶瓷的反应烧结机理。研究结果表明，ＺｒＳｉＯ４在１３５０℃开始分解，生成四方氧化锆（ｔ－ＺｒＯ２）和非晶相，随温度升高，非晶相含量增加，并在１４２０℃形成莫来石。ＺｒＳＯ４的分解和莫来石的生成是有一定时间间隔的。该化学反应在１４２０℃－１４８０℃迅速进行，并对致密化产生不利影响，可采用分段烧结或阶段性保温来提高试样的烧结性能。

无压烧结原位合成制备WSi_2/MoSi_2复合材料及其性能

以钼、硅、钨粉为原料,利用无压烧结原位合成技术制备了不同成分的WSi2/MoSi2复合材料,研究了原位生成的WSi2含量对该复合材料显微结构和力学性能的影响。结果表明:制备的复合材料中除含有以固溶形式存在的WSi2、MoSi2相以外,还有微量的(MoyW1-y)5Si3相;复合材料的力学性能较纯MoSi2的有大幅度提高,其中含20%WSi2复合材料的性能最好,1 000℃的抗弯强度和室温断裂韧度分别为367.3 MPa和7.87 MPa.m1/2;复合材料的强化机制为第二相颗粒强化和固溶强化,韧化机制为第二相颗粒增韧和裂纹偏转。

原位反应烧结制备生物陶瓷

羟基磷灰石是人体硬组织中主要的元机成分,与人体组织具有良好的生物相容性,并能与骨组织形成骨性结合.对不同配方的原料预先进行压制成型,采用原位反应法在1100℃烧结70 min制备多孔生物陶瓷,并对陶瓷的物相、微观相貌及吸水率进行了研究.实验结果表明:添加Y_2O_3对合成HA的反应的催化效果最好,生成的生物陶瓷性能最佳.

SPS快速烧结制备纳米结构Ti_5Si_3-TiC复合材料

采用金属钛和碳化硅为初始原料,采用放电等离子体快速烧结(SPS)技术制备了致密纳米结构的Ti5Si3-TiC复合材料.借助XRD、SEM和TEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法测定了其室温显微硬度和断裂韧性.结果表明:利用SPS技术可在1260℃,保温8 min条件下使金属钛和碳化硅同步完成反应、烧结、致密化,生成Ti5Si3-TiC复合材料,并且晶粒细小,其中TiC晶粒尺寸<200nm.

晶粒长大抑制剂VC对原位生成WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷的影响

为细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,改善其组织,提高其力学性能,以WC、TiB_2和Co粉末为主要原材料,采用真空液相原位反应烧结工艺,在1 400℃真空烧结炉中制备了WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷.利用FE-SEM、EDS和XRD等技术,研究了不同含量的晶粒长大抑制剂VC对WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷组织、物相构成、硬度、密度、耐磨性及抗弯强度和断口形貌等性能的影响.结果表明:添加适量的VC能有效细化WCoB-TiC-Co复相金属陶瓷晶粒,使得材料获得更均匀细小的微观组织,增加材料韧性和断口不平整性,增强材料抗弯强度,并且提高硬度、密度和耐磨性;当VC的质量分数增加到0.9%时,金属陶瓷的晶粒平均尺寸可细化到约1.3μm,硬度随之升高到91.5 HRA,抗弯强度达到794 MPa;但VC的质量分数继续增加到1.2%、1.5%时,其硬度、密度、耐磨性及抗弯强度均会有所降低.

SPS原位碳化合成WC-6Co硬质合金

以钨粉、钴粉、炭黑、有机碳为原料,研究了W、Co和C混合粉末在放电等离子烧结系统中碳化反应快速烧结制备WC-6%Co硬质合金的原位碳化烧结工艺。系统研究了配碳量、烧结温度、保温时间和加压方式对硬质合金的显微组织结构和性能的影响。结果表明:碳含量为理论值1.2倍时合金物相为纯WC和Co相,无脱碳相,也未发现游离碳;烧结温度在1 250℃时,WC晶粒均匀且无异常长大;保温时间设置为5 min时,合金性能较为理想;在W、Co和C混合粉末烧结初期施加30 MPa压强,待温度升到800℃时再将压强加到50 MPa制备的合金孔隙较少,致密化程度高。本工艺较传统制备工艺具有流程短,成本低的特点,可为硬质合金工业生产提供参考。

添加CeO_2对原位反应制备ZTM复相陶瓷的影响

以氧化铝和锆英石超细粉为主要原料,添加一定量的CeO2,采用原位反应烧结法制备了ZTM复相陶瓷。借助XRD、SEM分析了其显微结构,结果表明:当CeO2含量为2.4%时能得到结构较为致密、力学性能较好的ZTM复相陶瓷。

高能球磨辅助热压烧结制备(Ti,V)_3AlC_2陶瓷的反应机理及力学性能

以Ti粉、TiC粉、Al粉、V粉为实验原料,采用高能球磨和原位热压烧结工艺制备了(Ti,V)_3AlC_2块体材料,采用XRD分析、SEM扫描电镜和EDS分析对材料的物相组成与显微结构进行了表征,并对材料的力学性能进行了测试.测试结果表明:在1 400℃保温1.5h烧结制得的(Ti_(0.8),V_(0.2))_3AlC_2材料,相比单相Ti_3AlC_2材料,其抗弯强度增加约20%;断裂韧性增加约52%;硬度增加约45%,力学性能得到显著提高.

SPS烧结制备TiB_2/TiC复合材料

采用金属钛粉和碳化硼为初始粉料,利用SPS放电等离子烧结技术制备了致密的纳米结构TiB2/TiC复合材料.并借助XRD、SEM考察了复合材料的相组成和显微结构,利用压痕法和小样品力学性能测试方法(MSP)测定了室温显微硬度、断裂韧性和MSP强度.研究结果表明:利用一步法直接升温至1550℃并保温6 min制备的复合材料,其晶粒尺寸大于1μm,MSP强度为833 MPa.而采用两步法升温至1550℃,然后迅速降低保温温度至1450℃,并保温6 min条件下使金属钛粉和碳化硼同步完成反应、烧结、致密化,生成晶粒细小的TiB2/TiC复合材料,晶粒尺寸大约为200 nm,并且所制备的复合材料力学性能更好,MSP强度达到1095 MPa.

V含量对(Ti,V)C35CrMo钢结硬质合金组织与力学性能的影响

用原位烧结法制备了不同V与Ti原子比(0,0.2,0.4,0.8)的(Ti,V)C35CrMo钢结硬质合金。研究了V含量对钢结硬质合金组织及力学性能的影响。用SEM观察试样的微观组织特征、断口形貌和磨损形貌。结果表明:V含量影响钢结硬质合金硬质相的形态、大小、体积分数,进而影响合金的力学性能。V与Ti的原子比为0.2时硬质相最小;随着V含量增加,硬质相趋于圆整、并增大。断口形貌特征为硬质相解理、基体准解理及韧窝。基体形变磨损和硬质相脱落是钢结硬质合金的磨料磨损机理。V与Ti的原子比为0.2时抗弯强度及耐磨性最高。

水基冷冻干燥工艺制备层状结构多孔SiC陶瓷

以微米级SiC粉体为原料,利用冷冻干燥和原位反应烧结制备了具有层状孔道结构的SiC多孔陶瓷。XRD分析表明多孔陶瓷的主相是α-SiC,结合相是方石英;SEM观察到多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;多孔SiC陶瓷的总孔隙率和开孔隙率随固相含量和烧结温度的增加而下降。多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布特点,大孔孔径峰值介于20～80μm,小孔孔径峰值为0.5～0.9μm。在原位反应烧结过程中,在1100℃以上SiC开始发生氧化形成SiO2结合的多孔SiC陶瓷,显著提高了陶瓷的压缩强度。随着烧结温度从1000℃提高到1500℃,固相含量为30vol%的多孔SiC陶瓷开孔率从68.9%下降到61.8%,压缩强度由5.5 MPa升至25.5 MPa。

高能球磨制备Al_3Ti/Al块体纳米晶复合材料

通过对Al Ti系和Al TiO2 系进行高能球磨和压制烧结制备了固态原位反应生成的纳米晶块体Al3Ti/Al复合材料。研究表明 :Al Ti合金系高能球磨后 ,各组元晶粒得到细化 ,并且Ti在Al中发生了强制超饱和固溶 ,烧结时原位反应形成纳米晶Al3Ti/Al复合材料 ;而Al TiO2 反应体系高能球磨仅发生组分晶粒细化 ,烧结时TiO2 部分还原并和Al原位反应生成纳米晶 (Ti2 O3+Al3Ti) /Al复合材料。