碳化硅-二硼化钛复合材料烧结工艺研究

采用无压烧结工艺,研究不同烧结温度和不同烧结助剂含量的碳化硅-二硼化钛复合陶瓷的固相烧结机理及其对复合陶瓷致密化的影响。研究结果表明:当B含量在0.4～2%变化时,烧结密度随B含量增加一直下降,在B含量为0.4%时烧结密度最大;当C含量在2～4%变化时,烧结密度随C含量增加而增加,在3%时达到最大值后又下降。在烧结温度约为2180℃时,碳化硅-二硼化钛复合陶瓷有最大的密度。

碳化硅-硼化锆复相陶瓷的增强研究

研究第二相粒子硼化锆及其加入量变化对碳化硅-硼化锆复相陶瓷的强度和韧性的影响,同时探讨其氧化行为。用光学、透射电镜和扫描电镜对复相陶瓷的微观结构、断裂行为进行分析讨论。实验表明,材料性能不仅取决于组成变化而且与工艺条件有关。在适当热压工艺条件下获得的性能表明,复相陶瓷(SiC-15vol.%ZrB_2)的断裂韧性比热压α-SiC要提高50％左右,达到6.5MPa·m^(1/2),弯曲强度仍能达到560MPa。 抗氧化性能与单相热压SiC比较,SiC-15vol.%ZrB_2在1280℃时氧化加速进行,安全使用应低于1150℃。通过压痕裂缝扩展和拋光面上断裂时裂缝行进观察表明,裂缝分支和绕道可能是增韧的主要机制。

碳化硅—二硼化钛系多层陶瓷复合材料的制取与性能

介绍了制取多层陶瓷用的材料和方法 ,讨论了一些因素对材料性能的影响 。

二硼化锆-碳化硅复相陶瓷纤维的制备与表征

分别采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖、正硅酸乙酯为锆源、硼源、碳源和硅源,柠檬酸为络合剂,聚乙烯醇为纺丝助剂,通过干法纺丝制备了前驱体纤维,然后在氩气氛围下逐渐升温至1600℃并保温2 h,获得了二硼化锆-碳化硅复相陶瓷纤维。通过红外光谱、热失重分析、X射线衍射、扫描电镜等对前驱体纤维和陶瓷纤维进行了表征。结果表明:原料之间发生了相互反应,前驱体纤维具有良好的稳定性,硅源参与反应生成了碳化硅并细化了晶粒,提高了陶瓷纤维的致密度,并且使陶瓷纤维具有更好的高温抗氧化性。

碳化硅-二硼化钛复合陶瓷性能研究

采用无压烧结,利用小分子的B、C作为烧结助剂在2 180℃获得了相对密度为96%的SiC-TiB2复合材料,XRD分析显示在烧结过程中无新相产生,从烧结体的显微形貌可以看出,在烧结过程中有包晶现象,SiC颗粒有明显长大趋势.大的晶粒存在使烧结体的力学性能降低,主要表现为抗弯强度和断裂韧性不高,分别只有158.6 MPa和2.85 MPa·m1/2.

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能。当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2。复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构。

原位合成碳化硅-硼化钛复相陶瓷的高温摩擦性能及其磨损机理

以SiC为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了SiC TiB2复相陶瓷。通过测试SiC和SiC TiB2的高温摩擦系数和比磨损率与温度、外加载荷的关系,研究了SiC TiB2复相陶瓷的高温摩擦学性能。在空气中,外加载荷为0.2 MPa,摩擦速度为0.3 m/s时,SiC TiB2复相陶瓷自对偶(SiC TiB2/SiC TiB2)高温摩擦呈现较好的高温自润滑性能。温度对SiC TiB2/SiC TiB2摩擦系数和比磨损率的影响与载荷有关。载荷为0.4 MPa时,比磨损率最大。用X射线衍射测试了SiC TiB2/SiC TiB2磨屑的组成,用扫描电子镜观察了SiC TiB2/SiC TiB2磨损断面,发现高温摩擦氧化是TiB2SiC/SiC TiB2磨损的主要机理。磨损断面包含摩擦氧化层、过渡层和基体亚表面3层,氧化层和过渡层接触紧密。磨屑具有典型包裹结构,其主要氧化物是无定形氧化硅。平滑的氧化层改进了摩擦表面的塑变性能,缓冲了摩擦应力,减小了高温比磨损率。

原位合成 TiB_2-TiC-SiC 陶瓷复合材料

以氢化钛、碳化硼和硅粉为原料，在热等静压条件下，通过原位合成，制备性能优良的ＴｉＢ２ＴｉＣＳｉＣ陶瓷复合材料。制得的ＴｉＢ２ＴｉＣＳｉＣ陶瓷复合材料的断裂韧性达７．３ＭＰａ·ｍ１／２。运用ＳＥＭ和ＴＥＭ对陶瓷复合材料的微观结构和组织形貌进行了分析。发现复合材料中ＴｉＢ２，ＳｉＣ和ＴｉＣ晶粒尺寸小于１０μｍ，三者之间的相界面清洁。ＳｉＣ和ＴｉＣ晶粒为不规则多边形；而ＴｉＢ２晶粒为规则条状。ＳＥＭ断口分析发现：较大的晶粒发生穿晶断裂，其余则为沿晶断裂。颗粒增强、裂纹偏转和晶粒拔出是其主要的增韧机制。

先驱体转化-热压烧结C_f/SiC复合材料的密化机理

本文采用先驱体裂解—热压烧结方法制备出了Cf SiC复合材料 ,并重点研究了复合材料的致密化过程。结果表明 ,复合材料主要是通过液相烧结而得到致密化的。由于复合材料中聚碳硅烷 (PCS)的裂解不仅有利于烧结液相的形成 ,而且形成了大量的纳米级SiC颗粒 ,因此 ,复合材料能够在较低烧结温度下得到较好的致密化 。

SiC晶须分散工艺及SiC晶须/Y-TZP复合材料致密化的研究

本文研究了SiC晶须的分散工艺及SiC晶须/Y-TZP基复合材料的烧结。探讨了分散剂金属醇盐M(OR)n(M代表金属)和高分子化合物对SiC晶须的分散效果,并对其分散机理进行了分析;研究了SiC晶须含量及其长径比、SiC晶须在基体中的分散度等因素对复合材料致密化的影响。无压烧结获得了致密度大于95％的复合材料烧结瓷体(晶须含量<15vol％)。

ZrB_2-SiC复合材料凝胶注模成型初探

研究了ZrB2-SiC复合材料的凝胶注模成型技术。着重讨论了分散剂、pH值、固相体积含量、有机单体等对ZrB2-SiC复合材料料浆的影响;分析了凝胶注模成型后,排胶前复合材料素坯断面的显微结构以及相对应的烧结体的显微结构。结果表明:当分散剂用量为8.74‰(质量分数),pH为10.8,有机单体含量为3.1%时,可制得固相体积含量为40%,粘度为610mPa.s的ZrB2-SiC复合浆料,此时烧结体的断面主要以穿晶断裂为主;凝胶注模成型的坯体内部的有机聚合物网络因高温而完全分解,使素坯的气孔分布较均匀,利于烧结体致密度的提高。

Al_2O_3／TiB_2和Al_2O_3／TiB_2／SiC_W陶瓷复合材料在

研究了热压烧结工艺制备的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２和Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷复合材料在１３００℃的氧化行为用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ／ＥＤＳＡ分析了材料氧化后的相组成及显微结构．结果表明：两种材料在１３００℃空气中氧化３０ｈ内的氧化增重符合抛物线规律，ＳｉＣ晶须的加入可明显改善Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２材料的高温抗氧化性．

原位合成TiB_2-SiC基复合材料

碳化硅材料具有许多优良的性能，采用原位合成碳化硅基复合材料已经成为当前研究的一大热点。本文对近年来采取原位合成ＴｉＢ２来增强增韧碳化硅基复合材料作了简要综述。

共熔法制备超高温陶瓷基复合材料

首次采用共熔法制备超高温陶瓷基复合材料,三个样品初始组分分别为ZrB_2与鳞片石墨,ZrB_2、TaB_2、SiC及鳞片石墨,ZrB_2、MoSi_2与鳞片石墨。研究结果表明,共熔法制备的复合材料中各相分散均匀,产物中的石墨高度有序,石墨层间距分别为0.335 4、0.335 9与0.337 7 nm,且三者的微晶厚度分别为63.4、51.5及68.7 nm,拉曼光谱结果表明硼已经掺杂进入了石墨的网格结构。所制得的超高温陶瓷基复合材料样品中均存在一定的孔隙率,且制备的超高温陶瓷基复合材料的热导率较低。该方法为一种新型、快速、一步法制备超高温陶瓷基复合材料工艺。

热压烧结TiB_2-ZrB_2固溶复合陶瓷的结构研究

以ZrB2 作为掺加剂 ,通过热压烧结制备了TiB2 -ZrB2 固溶复合陶瓷。采用X射线衍射分析对材料的相组成、晶格常数和晶体结构进行了分析 ,材料的显微结构分别由EPMA ,SEM和TEM测定。研究结果表明 ,随着ZrB2 掺入量的增大 ,固溶产物的晶格常数会相应增加 ,当ZrB2 的掺加量为 8% (摩尔分数 )时 ,产物的晶格常数出现极大值 ;ZrB2 可以与TiB2 形成部分固溶的固溶体 ,在复合材料中存在富Ti和富Zr的两种硼化物 ;由于固溶反应在界面上进行 ,有效地降低了烧结过程中的晶界移动速度 。

ZrB_2基层状复合材料的制备与性能研究

以SiC颗粒和纳米SiC晶须复合增韧的ZrB2为基体层,以金属Mo为界面层,采用轧膜成型和热压烧结的方法,在1950℃,1h,25MPa压力/Ar气氛的条件下,成功制备了ZrB2/Mo层状复合材料。结果表明:制备的ZrB2/Mo层状复合材料的室温断裂韧性可达9.3±0.21MPa·m1/2;通过对Mo界面层的合金化可使其抗弯强度达到400±36MPa,并且减弱了Mo层的室温脆化,克服了层状材料开裂现象。其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹沿界面层并行扩展等。Mo与ZrB2基体层发生界面反应生成MoB,ZrB以及Mo5SiB2,从而形成了强结合界面,影响了层状结构强韧化优越性的发挥。

ZrB_2基层状复合材料力学性能与应力影响分析

通过层压复合技术制备出Mo/ZrB2层状复合材料,该复合材料的抗弯强度达到471 MPa,同时具有高的断裂韧性7.64 MPa·m1/2.研究发现材料内部的残余应力引起裂纹扩展阻力增大,裂纹发生偏转,材料因此得到强韧化.采用非均匀应变模型分析层状复合材料的内部残余应力,结果表明:基体层受拉应力,最大为64 MPa,界面层受压应力,最大为320 MPa,同时在层间存在剪切应力,最大为1.149MPa.基体层和界面层的厚度比对材料内部应力分布影响较大.

Al_2O_3／TiB_2／SiC_w三元复合陶瓷材料的高温摩擦磨损特性研究

研究Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ三元复合陶瓷材料与硬质合金往复滑动摩擦时，在不同气氛和温度条件下的摩擦磨损特性。结果表明，随温度和气氛不同，材料的摩擦系数有着不同的变化规律。在高温空气气氛中摩擦时，ＳｉＣ晶须氧化生成的表面氧化膜可起到固体润滑剂的作用，能降低摩擦系数。由于ＳｉＣ晶须的氧化使得材料表面晶须的增韧补强作用削弱，因而加速了材料的磨损。通入氮气有利于减轻ＳｉＣ晶须的氧化，但由于硬质合金中的Ｃｏ扩散到陶瓷材料中，使材料产生粘着磨损和扩散磨损。

刚玉莫来石—ZrB_2复合材料力学性能的研究

研究了不同含量的ZrB_2对刚玉莫来石材料力学性能的影响,进而分析了复合材料的强化韧化机制.