Al_2O_3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20nm和150nm的SiC粉作为增强相,基体粉为亚微米的Al2O3粉(美国产),在1550～1750℃无压烧结,制备了Al2O3/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明,当采用20nmSiC粉作为强化相,加入量为3%时,断裂韧性从3 0MPa·m1/2提高到6.67MPa·m1/2,增加122.5%,材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织,发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体,单元体内各晶粒之间结合牢固,这种微观结构有利于Al2O3/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.

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.

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)

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成

采用SHS重力分离技术制备出内衬Al2 O3 ZrO2 复相陶瓷。复相陶瓷基体主要由纤维状 (Al2 O3 +ZrO2 )共晶体组成 ,其中共晶体的ZrO2 纤维直径达到纳米 /微米尺度。经Vickers压痕法测试其断裂韧度为1 5 96MPa·m1 / 2 ,SEM观察和陶瓷材料断裂韧度测试得出裂纹的扩展主要受共晶体中Al2 O3 ZrO2 纳米 /微米相增韧机制控制 ,迫使裂纹沿共晶体边界或层片共晶体Al2 O3 ZrO2 相界偏转 。

纳米Al_2O_3-40%TiO_2复相陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能(英文)

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备Al2O3-40%TiO2纳米结构颗粒增强镍基合金复合涂层，分析其微观结构，研究其在不同载荷和速度条件下的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni、α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石型-TiO2等相组成，其摩擦因数和磨损失重较镍基合金涂层显著降低。在轻载3 N 时，复合涂层磨损表面的接触应力较低，主要发生微观切削磨损；当载荷上升至6~12 N时，接触应力高于磨损表面的弹性极限应力，复合涂层的磨损机理变为多次塑变磨损、微观脆性断裂磨损和磨粒磨损。随着速度的增大，磨损表面的接触温度逐渐升高，复合涂层以多次塑变磨损、疲劳磨损和粘着磨损为主。

Al_2O_3/SiC纳米陶瓷复合材料的制备及力学性能

采用一次粒径分别为 10nm和 15nm的α Al2 O3 和SiC粉体为原料 ,制备了Al2 O3 /SiC纳米陶瓷复合材料·纳米SiC颗粒明显抑制Al2 O3 基体晶粒的长大 ,SiC体积分数超过 4 %时 ,材料的断裂方式由沿晶断裂变为穿晶断裂·随SiC含量的增加 ,Al2 O3 /SiC纳米复合材料的硬度增大·材料的弯曲强度和断裂韧性在SiC体积分数为 5 %时达到最大值·最大三点弯曲强度和断裂韧性分别为 6 4 1MPa和 4 7MPam1/2 ,明显高于热压单相Al2 O3 陶瓷 (344MPa和 3 1MPam1/2 )

Al_2O_3基纳米复相陶瓷的研究进展

从纳米复相陶瓷的研究、发展及增韧增强的机理出发 ,论述了Al2 O3基纳米复相陶瓷的研究进展 ,同时阐述了有关的增韧机理 ,并提出了纳米金属间化合物增韧Al2

Al_2O_3-SiC纳米复合陶瓷的制备及其表征

以分析纯A l(NO3)3.9H2O,(CH2)6N4和粒径为30 nm的SiC粉末为原料,采用溶胶-凝胶(sol-gel)方法制备干凝胶,经煅烧合成A l2O3-SiC纳米陶瓷粉,利用真空热压装置对粉末进行烧结.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度实验分析了不同SiC含量和不同烧结温度的A l2O3-SiC陶瓷样品的结构、形貌、晶粒尺寸和硬度,并研究了其机理.

放电等离子烧结Al_2O_3-ZrO_2纳米复相陶瓷及其力学性能

采用醇 水溶液加热法制备两相分散良好的纳米复合粉体,通过放电等离子超快速烧结制备Al2O3 ZrO2纳米复相陶瓷。研究了纳米第二相ZrO2对复相陶瓷致密化、烧结行为、力学性能以及微观结构的影响。从烧结激活能的观点解释了纳米第二相阻止基体Al2O3致密化的原因。放电等离子烧结得到了典型的晶间/晶内混合型纳米陶瓷,其弯曲强度高达1070MPa,断裂韧性达10.42MPa·m1/2。微观组织分析表明其中大量的内晶纳米颗粒阻止位错运动,使得基体氧化铝晶粒内形成复杂的位错组态,其主要特点为穿晶断裂和多重界面。

天然高岭土碳热还原制备Al_2O_3/SiC复相陶瓷粉

以天然高岭土与碳黑为原料,采用原位碳热还原法,合成了Al2O3／SiC复相陶瓷粉末,探索了一条低成本合成Al2O3／SiC复相陶瓷粉末的新途径。对合成反映的热力学过程进行理论分析和实验研究,探讨了产物的合成条件。研究表明:反映合成过程分为2个阶段,首先是高岭土的脱水阶段。然后是分解产物的还原过程。分解出的莫来石及SiO2与碳发生还原反应,产物为Al2O3和SiC。

常压烧结制备Al_2O_3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究

以微米SiC颗粒和工业氧化铝为原料,采用机械混合法制备Al2O3/SiC复合粉末。将复合粉末煅烧、成型,在1 600℃,2h烧结可制备出Al2O3/SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、DSC-TG、SEM和TEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化,烧成收缩和微观结构,结果表明:在氧化铝基体中添加80%(质量分数)平均粒径为5μm的SiC粒子,复合粉末经700℃煅烧后再成型,试样于1 600℃烧结,其相对体积质量可达93.8％。SiC粒子主要被包裹在Al2O3晶内形成“晶内型”纳米复合陶瓷。在烧结过程中由SiC氧化形成的SiO2包裹层与基质氧化铝反应形成的无定形莫来石前躯体可大大促进烧结;SiC埋料氧化形成的外壳可有效阻止烧结体内SiC的进一步氧化。

钴包覆纳米Al_2O_3/TiC_p复相陶瓷的力学性能及其增韧机制

利用钴包覆的纳米Al2O3和TiC粉料采用热压烧结法制备了抗弯强度为782MPa、断裂韧度为7.81MPa·m1/2的复相陶瓷材料,并建立了该种材料的显微结构示意图,从界面的角度分析了力学性能提高的原因。观察材料的断口形貌发现形成了晶内型结构,并观察到了裂纹的扩展路径以及裂纹的分叉、偏转、桥联等现象。

纳米SiC和添加剂ZrO_2对Al_2O_3基纳米复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用极性分散剂,在微米Al2O3基体中加入微米ZrO2和纳米SiC颗粒,用真空热压法制备出了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并研究了微米ZrO2和纳米SiC的添加对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织及其性能的影响。结果表明:与纯Al2O3比较,适量微米ZrO2和纳米SiC颗粒的加入阻碍了Al2O3晶粒的长大,使复合陶瓷的显微组织非常细小,纳米复合陶瓷烧结后的力学性能大大提高。

Al_2O_3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al_2O_3-ZrO_2(3Y)-Spinel纳米复合粉体,其颗粒大小为20～30 nm,粒度分布均匀,无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷,结果表明:由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al_2O_3的致密化,纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低,其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明:在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力,变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中,材料没有出现明显的应变软化,显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。

纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷SHS制备与显微结构

通过在(CrO3+Al)燃烧体系添加ZrO2(4molY2O3)组元,利用SHS技术可以制备具有亚共晶、共晶和过共晶成分的Al2O3 ZrO2复相陶瓷。复相陶瓷基体组织主要由层片状和纤维状共晶组织所构成。在亚共晶成分复相陶瓷中,纤维状共晶组织体积分数较高,ZrO2纤维直径已达到纳米/微米尺度;在过共晶复相陶瓷中,层片状共晶组织体积分数较高,Al2O3 ZrO2两相层片间距基本在亚微米范围内。基于燃烧合成与凝固理论分析可认为,本试验所获得的复相陶瓷是通过SHS原位结晶及在大过冷条件下、熔体发生共生共晶反应生成的。所以在本试验条件下,只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米/微米级尺度上的1 3复合的Al2O3 ZrO2纳米/微米晶内型复相陶瓷。

SHS制备纳米/微米Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷力学行为研究

Al2O3 ZrO2复相陶瓷相对密度与硬度均随ZrO2体积分数增加而下降,复相陶瓷的硬度和晶粒尺寸的关系符合正Hall Patch关系。Vickers压痕试验发现,该复相陶瓷的压痕裂纹系统属于中位裂纹系统,而引发复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg;Vickers压痕SEM形貌观察显示,亚共晶成分复相陶瓷具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为。裂纹扩展路径的SEM观察,该复相陶瓷中的裂纹扩展主要受晶内型结构共晶组织中ZrO2纳米相所控制;XRD物相定量分析表明在该复相陶瓷的增韧行为中,ZrO2相所具有的传统的应力诱发相变增韧机制和微裂纹增韧机制较微弱,而纳米相增韧机制则发挥着决定性作用,使得该复相陶瓷中的晶界和相界对陶瓷断裂行为有着极大的影响。

纳米SiC颗粒复合对Al_2O_3-ZrO_2陶瓷材料力学性能的影响

研究了纳米SiC颗粒复合对Al2O3＿ZrO2陶瓷材料力学性能影响的两个因素,即ZrO2的相变强韧化和纳米SiC颗粒的弥散强韧化。实验发现,处于晶界的纳米SiC颗粒,有松弛晶界应力的作用,使得样品中在室温下保留的四方相含量减少,ZrO2的相变强韧化作用减小,但纳米SiC颗粒在晶界处对裂纹的钉扎作用又改善了材料的力学性能。如果两个因素能协调作用,将会使强韧化效果增大,反之则会降低。

溶胶-凝胶法引入烧结助剂制备SiC-Y_3Al_5O_(12)复相陶瓷

以碳化硅、六水硝酸钇、九水硝酸铝和六次甲基四胺为主要原料,通过溶胶-凝胶法引入Al2O3和Y2O3复合烧结助剂,液相烧结制备得到SiC-Y3Al5O12(Y3Al5O12简称YAG)复相陶瓷。采用DTA、TEM、XRD等分析测试技术研究了溶胶-凝胶法引入复合烧结助剂过程及复合烧结助剂对SiC-YAG陶瓷的烧结性能、力学性能、物相组成与显微结构的影响。结果表明:干凝胶在920℃左右已完全转变成YAG相,最终获得的YAG粒径小,并均匀分散在SiC表面的SiC-YAG复合粉体;复合粉体先干压、再等静压成型后,在1860℃下烧结45min,所制得复相陶瓷的相对密度达到了96.5%,抗弯强度达到486MPa,断裂韧性达到5.7MPa·m1/2。

纳米/纳米型和晶间型ZTM/Al_2O_3复相陶瓷抗热震性能的研究

利用典型的湿化学法制备了两种ZTM/Al2 O3复相陶瓷材料 :晶间型和纳米 /纳米型 ;分别对高温和低温深冷条件下 ,两种不同结构材料的抗热震损伤性能进行了研究。结果表明 :对ZTM/Al2 O3 复相陶瓷材料 ,高温热冲击下 ,纳米 /纳米型材料的残余强度的衰减变化大于晶间型材料 ;晶间型材料的抗热冲击性能优于纳米/纳米型材料。低温深冷条件下 ,晶间型材料由于ZrO2 马氏体相变的失效和残余微量玻璃相的脆化 ,表现出与普通耐火材料相似的残余强度衰变趋势 ,而纳米

微波烧结Al_2O_3/SiC纳米复合陶瓷的研究

以分析纯Al(NO3)3.9H2O·NH3.H2O和50 nm的SiC粉体为原料,采用溶胶-凝胶法制备干凝胶,经热处理合成Al2O3/SiC纳米复合粉体。利用微波烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并与常规烧结比较,分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能影响。结果表明,与常规烧结相比,微波烧结可以提高Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的强度和韧性,改善材料的显微结构,促进致密化和晶粒生长。