锆基非晶合金及其复合材料的非等温晶化动力学行为

非晶合金及其复合材料受热时容易发生晶化转变,这显著影响其力学性能。因此需要对非晶合金及其复合材料晶化动力学行为进行研究,明确材料应用环境,并对材料应用过程中的组织状态进行定量分析,这对材料工程应用具有重要意义。本文采用差示扫描量热法研究(Zr_(40.08)Ti_(13.30)Cu_(11.84)Ni_(10.07)Be_(24.71))_(99)Nb_(1)非晶合金及W/(Zr_(40.08)Ti_(13.30)Cu_(11.84)Ni_(10.07)Be_(24.71))_(99)Nb_(1),非晶复合材料的非等温晶化动力学行为。结果显示,随着加热速率的增大,锆基非晶合金及其复合材料的T_(g)、T_(x1)、T_(p1)、T_(x2)和T_(p2)均向高温方向移动、过冷液相区△T不断加宽,二者的晶化转变和玻璃化转变均具有明显的动力学效应。分别采用Kissinger方程和Ozawa方程计算锆基非晶合金及其复合材料的激活能,两种方法计算的激活能数值的变化规律一致,但Ozawa方程计算的激活能数值更大。通过对比锆基非晶合金及其复合材料的激活能数值,可以得出非晶复合材料的抗晶化能力更高、热稳定性更强,并且根据Avrami指数n(x)可以得出非晶合金及其复合材料的晶化过程均由三维扩散长大模式进行。

纳米碳化锆改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能

采用冷压成型烧结工艺法,制备纳米碳化锆(Nano-ZrC)与聚苯硫醚(PPS)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料。采用邵氏硬度仪、万能材料试验机、扫描电镜分别表征了复合材料的显微结构及力学特性;使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机测试了复合材料在不同实验条件下的摩擦学性能,并通过非接触3D轮廓仪及X射线光电子能谱仪对磨损表面及转移膜进行了检测分析。结果表明:随着纳米碳化锆含量的增加,复合材料硬度上升,拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度下降;纳米碳化锆使得复合材料耐磨性得到显著提升,且其体积分数为5%时复合材料摩擦学性能最佳;纳米碳化锆增强了转移膜的物理粘附能力,并促进其化学吸附作用;当载荷提升至300 N,摩擦速度提升至3 m/s时,复合材料摩擦磨损性能大幅降低,转移膜形貌发生明显变化;环境温度(25~140℃)对复合材料摩擦磨损性能影响不明显。

碳/碳化锆复合材料烧蚀机理和计算方法研究

研究了碳/碳化锆复合材料氧化烧蚀机理,发现它们与传统的硅基和碳基材料烧蚀有很大差别。基体ZrC氧化后在表面形成一种膨松状的多孔固态抗氧化膜,氧化膜能有效阻止材料进一步氧化,使烧蚀量大大降低。研究了烧蚀过程抗氧化膜的形成、演化和流失行为,研究了氧化膜中氧气的扩散机制(包括分子扩散和Knudsen扩散),研究了材料原始层表面可能存在的化学反应,建立了分析碳/碳化锆复合材料烧蚀响应的物理数学模型。

电位滴定法测定硼化锆中硼含量

硼化锆是第三代核反应堆的重要燃料,其硼元素含量对材料的性能具有重要影响。目前,对硼化锆中硼元素含量的测定尚未建立分析方法标准。本文建立电位滴定测定硼化锆中硼含量的新方法,探讨了硼化锆的溶解方式、滴定模式、滴定时pH值和甘露醇用量等试验条件,并验证了方法的准确度和精密度。优化后的实验条件为:样品前处理方式为加入3 g氢氧化钠于750℃中熔融20 min,加入2 g甘露醇,采用SET(pH值)+DET滴定方式。加标回收率为99.7%~100.2%,相对标准偏差优于电感耦合等离子体原子发射光谱法。该方法具有良好的准确性和重复率,操作简单、快捷,适用于硼化锆中硼含量的检测。

二硼化锆基复合材料的高温氧化行为研究

二硼化锆具有优异的高温性能,常被作为超高温材料应用,为了能够得到性能优异的二硼化锆复合材料,本文研究了二硼化锆基复合材料高温氧化行为。研究结果表明:随着氧化温度的升高,Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的氧化增重率增加,在1 100℃以下复合材料的增重率变化趋势不明显,而在1 100℃以上复合材料的增重率变化趋势较为显著,因此,1 100℃确定为Zr B2-YAG-Al2O3复合材料高温抗氧化性能的温度临界值。在一定的氧化温度条件下,Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的氧化增重率的速率随着氧化时间的延长而降低。不论是增加增强相含量,还是改善制备条件,在使得材料致密化程度更高的情况下,都可以使得Zr B2-YAG-Al2O3复合材料的高温抗氧化能力得以提高。

氮化硼氧化锆复合材料的热压烧结

研究了烧结助剂和添加量及烧结温度对氮化硼、氧化锆复合粉体在热压烧结过程致密化的影响。结果表明,材料的致密化开始于1750℃,1830℃完全致密。显微结构分析表明,氧化锆和杂质相镶嵌在氮化硼层状基质中。所研制的材料用作薄带连铸用侧封板。

二硼化锆系复合材料研究进展

ZrB2系复合材料具有高熔点、高硬度、高导热率等优良性能,是一种性能优异的高温结构材料,具有广泛的应用前景。本文概述了ZrB2基复合材料,如:ZrB2-N i,ZrB2-SiC,Z rB2/B4C-N i等的研究现状,并对其力学性能进行了评价;总结了近年来国内外在ZrB2基复合材料烧结工艺方面的研究进展。

铅在锆化碳基磁性纳米复合材料上的吸附

采用溶剂热法和沉淀沉积法成功制备锆化碳基磁性纳米复合材料,利用TEM、XRD、VSM和XRF手段对其结构特性进行表征,并研究其对水体中重金属Pb2+的吸附行为.表征结果表明,锆修饰的碳基磁性纳米材料是核壳球形结构,具有良好的超顺磁性,在外加磁场的作用下可实现快速分离.吸附实验结果表明,材料对Pb2+的吸附量随着锆负载量的提高而增多.Pb2+在材料上的吸附等温线符合Freundlich等温吸附模式,属于优惠型吸附;降低离子强度和增加p H均可提高材料对Pb2+的吸附作用.材料脱附再生6次之后仍具有良好的吸附效果.

液相先驱转化法制备锆掺杂C-C复合材料的研究

首先以八水氧氯化锆为原料合成了含锆液相先驱体,利用TG、XRD等研究了含锆液相先驱体的分解过程和产物;然后以含锆液相先驱体为浸渍剂对初始密度分别为1.0、1.2、1.4和1.6 g.cm-3的纯C-C复合材料进行浸渍处理,研究了锆掺杂C-C复合材料的密度和ZrO2含量变化以及锆在复合材料中的存在形式及分布状态,同时研究了锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能。结果表明:液相先驱体于1 000、1 600℃处理后完全转化为纳米的ZrO2和ZrC粒子,其中m-ZrO2、t-ZrO2、ZrC的晶粒尺寸分别为32、19、28 nm;纳米ZrO2均匀分布于C-C复合材料的表面、基体中与碳纤维表面;在生成ZrC的过程中,纳米ZrO2不仅与C-C复合材料中的基体碳相互作用,还和增强体碳纤维相互作用,使其表面产生缺陷和孔洞而降低了部分纤维的增强作用;但相比于纯C-C复合材料,锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能明显提高。

硼在碳/碳复合材料中的状态及其催化石墨化作用

以糠酮树脂作粘结剂，添加树脂碳微粉、硼类催化剂、短切ＰＡＮ基高强碳纤维，制得了含硼Ｃ／Ｃ复合材料。通过Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）等手段，检测了硼、氧化硼在Ｃ／Ｃ中的状态，研究了它们对Ｃ／Ｃ复合材料的催化石墨化作用，分析了石墨化温度、催化剂种类及其用量对石墨化度的影响。结果表明，硼以固溶体的形式存在Ｃ／Ｃ复合材料，通过吸电子断键、代替碳原子消除缺陷等机理形式，使最难石墨化的玻璃碳和纤维碳达到了石墨化。在石墨化温度是２１００℃、催化剂硼用量小于５．０ｗｔ％工艺条件下，玻璃碳基Ｃ／Ｃ的石墨化度达到了８２％，而无催化剂的Ｃ／Ｃ在２５００℃下石墨化度才达到７１％。这表明硼在降低石墨化温度方面有明显作用。

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。

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。

硼化物自生复合材料的制备

用电子束悬浮区熔法制备了ＬａＢ６－ＺｒＢ２共晶自生复合材料，其组织为ＬａＢ２基体上均匀分布着直径为０．２～１．１μｍ的ＺｒＢ２纤维。单位面积上的ＺｒＢ２纤维数可达到１０８根／ｃｍ２。

二硼化锆及其在耐火材料中应用

二硼化锆(ZrB2)具有高熔点、高硬度、高导热率等优点,是一种性能优异的高温结构材料,具有广泛的应用前景。本文从二硼化锆的性质和制备方法出发,对二硼化锆及其复合材料在各个领域,尤其在耐火材料领域的研究结果作一概述,并阐述了二硼化锆复合材料在性能和应用方面所面临的问题。

二硼化锆陶瓷材料及其制备技术

主要介绍二硼化锆陶瓷的制备技术,从二硼化锆的结构、性能到制备方法都做了综述和介绍,并对其前景和问题都

硼化锆基超高温陶瓷材料电火花加工特性研究

硼化锆基超高温陶瓷材料被广泛用于对轻质、耐高温有特殊要求的领域,但其高硬度、高脆性等特性使其成为难切削材料,在加工该材料的零件时极易磨损工具,缩短工具寿命,使加工变得非常困难,甚至无法切削。采用电火花加工方法对硼化锆基超高温陶瓷材料的加工特性进行了研究,对影响该材料加工特性的工艺参数(电参数、非电参数)进行了系统实验,得出工艺参数对加工特性的影响规律,获得了较高加工速度、能稳定可靠加工的参数范围,以此来指导实际应用。

碳热还原法合成硼化锆粉体影响因素探究

以氧化锆(ZrO_2)、硼酸(H_3BO_3)和碳(C)粉为原料,研究了不同碳粉(活性炭、石墨)与前驱体粒度、温度及保温时间对碳热还原法制备硼化锆(ZrB_2)粉体的影响。通过X射线衍射(XRD)分析合成粉体物相,扫描电镜(SEM)观察合成粉体形貌,并通过化学方法分析了合成粉体中的C、O含量。结果表明:以活性炭为碳源合成的粉体形貌呈条棒状,以石墨为碳源合成的粉体形貌呈规则的块状;合成粉体的粒度随前驱体粒度减小而减小,形貌由规则的块状逐渐转变为圆滑的不规则形貌,合成ZrB_2粉体最小平均粒度约为1. 69μm,产物中C含量随前驱体粒度减小而减少,O含量随前驱体粒度减小而增加,氧含量最低为0. 54wt%;碳热还原法合成ZrB_2粉体在1500℃下是可行的,但直到1900℃碳热还原反应合成ZrB_2才进行完全;碳热还原反应合成ZrB_2粉体最佳的反应条件为1900℃保温30 min。

一种硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法

本发明涉及一种硼化锆一碳化硅复合粉体及其制备方法。其技术方案：将质量分数为l％～9％的锆英石粉、1％～9％的金属镁粉、2％～10％的四硼酸钠粉、0．1％～0．9％的炭粉和75％～91％的卤化物粉混合，再将混合粉置入管式电炉．

涤纶织物纳米碳化锆复合镀Ni-P镀层

采用化学复合镀技术,实现了涤纶织物纳米碳化锆酸性、碱性复合镀Ni-P。借助扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪和热重分析仪对镀层表面形貌、成分、结构以及织物热性能进行了研究,并测试了化学镀织物的电磁波屏蔽效能和耐磨性能。结果表明:酸性化学镀Ni-P为无定形态,加入吐温80后向结晶态转变,为典型的纳米晶结构,加入纳米碳化锆后无定形态有所增强;碱性化学镀Ni-P为纳米晶结构,加入吐温80后衍射峰强度明显减弱,加入纳米碳化锆后衍射峰强度又有所增强。涤纶织物经过酸性、碱性化学镀Ni-P和纳米碳化锆复合镀Ni-P后,热起始分解温度都有所降低。随着纳米碳化锆的质量浓度的增加,酸性和碱性复合镀Ni-P织物的电磁波屏蔽效能逐渐减小。较普通化学镀Ni-P织物,酸性纳米碳化锆复合镀Ni-P织物的耐磨性变差,而碱性纳米碳化锆复合镀Ni-P织物的耐磨性变好。

二硼化锆涂层材料的研究进展

二硼化锆因具有极强的耐高温、抗热震、抗氧化等性能,受到国内外的广泛关注。但二硼化锆涂层的制备却十分困难,相关研究较少。本文主要介绍了近年来国内外二硼化锆涂层材料的制备技术,分析了各种制备方法所存在的优缺点,并对其将来改进方向做出展望。