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。

自蔓延高温合成反应热喷涂Al_2O_3基复相陶瓷涂层的性能

为了改善AZ31B镁合金的耐磨性,以Al2O3-13% TiO2为陶瓷骨料,在其中加入Al/CuO铝热剂,采用普通氧乙炔火焰自蔓延高温合成反应热喷涂技术在镁合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层。通过X射线衍射分析了陶瓷涂层的组成。结果表明,所得复相陶瓷涂层具有良好的抗热震性,涂层内有Cu4MgO5,CuAlO2等新的物相产生。磨粒磨损试验、黏着干磨损试验和黏着油磨损试验表明:自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性是AZ31B基体的6.48,3.32,6.04倍,普通热喷涂层的耐磨性是AZ31B基体的3.60,1.76,1.67倍,自蔓延反应热喷涂陶瓷涂层的耐磨性比普通热喷涂层有较大提高。

Al_2O_3-TiC基复相陶瓷的制备和性能

Al_2O_3(TiC基复相陶瓷具有高强度、高硬度和较好的高温稳定性, 常用于刀具、发热体和电子器件. 本文综述了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷的各种制备方法及其优缺点、常温和高温性能、各种增韧手段和增韧机制, 并展望了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷研究的发展方向.

镁合金热化学反应热喷涂Al_2O_3基复相陶瓷涂层的性能

为了提高镁合金的耐磨、耐蚀等性能,以Al2O3+TiO2为陶瓷骨料,加入Al+B2O3+TiO2放热反应体系,采用氧乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的形貌、致密性、相结构、热震性能、耐磨性和耐蚀性,并与普通热喷涂陶瓷涂层进行了比较。结果表明:热化学反应热喷涂层表面陶瓷粒子的熔化率较高,呈熔岩状;热化学反应热喷涂过程中发生热化学反应,涂层中有TiB2等新相生成;热化学反应热喷涂层的抗热震性、致密性、耐磨性、耐蚀性均优于普通热喷涂层,清漆封孔可使热化学反应热喷涂层的致密性大幅提高,几乎不发生腐蚀。

Co包覆Al_2O_3/TiC复相陶瓷的力学性能与抗热震性能

不同Co含量Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能测试结果表明,综合力学性能最佳的复合材料含Co量为8%质量分数。采用急冷-强度法表征了单相Al2O3、Al2O3/TiC及Co包覆Al2O3/TiC三种材料的抗热震性能。单次热震结果表明,Co包覆Al2O3/TiC的抗热震性能是最佳的。SEM观察发现,随着热震温度的升高,材料的致密度越来越低,力学性能大幅下降,从而导致了抗热震性能的降低。循环热震结果表明,随循环次数的增加,ATC复合材料的抗热震性越来越差。Co的少量添加,虽然对复合材料的热物理性能改变较小,但却较大幅度地提高了ATC复合材料的力学性能,有效缓解了热应力,从而提高了ATC复合材料的抗热震能力。

Al_2O_3基复相陶瓷及其韧化机理的研究进展

Al2O3结构陶瓷具有高强度和硬度且耐磨等诸多优点,但其脆性大,从而制约了其应用。针对Al2O3结构陶瓷的韧化,研究者提出一些增韧机制,主要是采用第二相对其进行韧化,制备Al2O3基复相陶瓷。本文对Al2O3基复相陶瓷的研究进展及其韧化机理进行了综述。

基于自蔓延高温合成技术制备TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明TiB_2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个微米,弥散的分布在晶粒较大的Al_2O_3四周,而Al2O3的颗粒较大(50μm左右),形状不规则。原料组成、加压延迟时间、高压持续时间等是影响TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷性能的主要因素。通过本试验制备出的TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷,综合了多相复合、SHS技术,原位合成技术、热等静压技术、金属增韧等技术,使TiB_2/Al_2O_3复相陶瓷既具有高强度,又拥有适度的韧性。

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 。

复相陶瓷涂层Al-TiO_2-B_2O_3体系热力学与动力学分析

采用Al-TiO2-B2O3反应体系并利用机械合金化(MA)原位合成Al2O3-TiB2复合相,对Al-TiO2-B2O3反应体系标准反应吉布斯自由能(ΔGT)进行计算,并应用Starink法计算其反应活化能,计算结果表明:Al2O3和TiB2的生成可能性较大,XRD分析的结果也证实了这一点;利用差示扫描量热分析(DSC)对反应体系进行了研究,分析了Al2O3-TiB2复合相的生成过程;MA5h后粉体的Ea为361.35kJ·mol-1,MA20h后粉体的Ea为188.35kJ.mol-1。

ZrO_2—Al_2O_3复相陶瓷的研究

以纳米ZrO 、微米Al O 为原料,采用无压烧结方式制备了ZTA 复相陶瓷。结果表明:nano-ZrO 的 2 2 3 2加入有利于制备细晶ZTA 复相陶瓷。此外,nano-ZrO 的加入对 Al O 陶瓷的显微结构也产生影响,ZrO 颗粒以 2 2 3 2“晶内型”和晶界型两种形式存在。合理的配方组成及制备工艺有利于 Z r O 以四方亚稳相存在。Z r O 含量为 2 23 0 w t % 时,其四方相含量可达 6 9 %,有利于应力诱导相变增韧,该 Z T A 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别达到 604MPa、6.87MPa·m1/2。

选择性激光烧结Al_2O_3/SiO_2复相陶瓷零件性能的研究

通过添加适量SiO2,经选择性激光烧结(SLS)成型及后处理得到Al2O3/SiO2复相陶瓷零件,分析了该复相陶瓷的物相和显微结构,研究了不同含量SiO2的引入对试样强度及密度的影响,最后选择最佳配比成型陶瓷零件.结果表明:随着SiO2含量的增加,烧结件的强度和密度也随之提高;当SiO2(体积分数)达到20%时,成型件经1 450℃高温烧结8 h抗弯强度达到45 MPa,密度为2.35×103kg/m3.

工艺因素对还原气氛下铝热法制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷的影响

以铝粉、B2 O3 粉和TiO2 粉为原料 ,研究了埋炭还原气氛下B2 O3 加入量、温度和气氛 3种工艺因素对铝热还原法制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷的影响。结果表明 :(1)在还原气氛下用铝热还原法可以制备Al2 O3 -TiB2 复相陶瓷。 (2 )原料中B2 O3 过量 ,则有 9Al2 O3 ·2B2 O3 相生成。 (3)烧成温度在 90 0℃时铝热反应基本未开始 ;10 0 0℃时有大量TiB2 和α Al2 O3 相生成 ,α Al2 O3 呈长方柱状 ,晶粒较大 ,TiB2分布在α Al2 O3 颗粒之间 ,晶粒细小 ;10 0 0℃以上时 ,反应产物的相组成变化不大 ,但 15 0 0℃后 ,TiB2晶粒较大 ,尺寸为 0 .5～ 3μm。

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。

燃烧合成法制备TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的组织结构及形成过程分析

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷，通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析表明，合成的产物纯净，无中间相，TiB2的形貌为规则的块状，晶粒细小，平均尺寸为（2～5μm），弥散的分布在晶粒较大的Al2O3（40—50μm）四周，而Al2O3的形状不是很规则，该反应不同于一般的元素直接合成，而是由熔化-还原-化合组成的三步反应过程构成。

纯铜表面反应热喷涂法制备Al2O3基复合陶瓷涂层

采用热喷涂技术,以Al-CuO为主反应体系,在纯铜表面制备Al2O3基复合陶瓷涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了复合陶瓷涂层的组成及组织形貌。结果表明,在涂层间及涂层内部有NiCu及AlxCuy化合物生成,其有助于增强涂层的结合性能,实现了复合陶瓷涂层与过渡层为机械、微区冶金和化学结合并存的结合方式。当喷距为150mm时,陶瓷涂层表面粒子融化率较高,粒子成扁平片状,同时Al的适当过量可以起到弥补喷涂过程中Al的损失并为体系提供良好液相环境的作用。

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。

自反应电弧喷涂原位合成Ti(C,N)TiB_2Al_2O_3复相陶瓷涂层

以Ti+B4C为反应药芯、Al为外皮材料制备反应型喷涂丝材,探讨利用自反应电弧喷涂技术在45钢基体表面制备复相陶瓷涂层的可行性。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等方法分析、观察了涂层的组织与结构,测试了涂层的主要力学性能。结果表明:利用制备的药芯丝材进行喷涂试验,可获得由TiB2、TiB、TiC0.3N0.7、TiN、Al2O3、AlN等多相组成的复相陶瓷涂层。涂层呈典型的层状结构,其连续的基体相内弥散分布着离散的第二、第三相。涂层与基体间的结合强度为18.9MPa,涂层的平均显微硬度与弹性模量分别为735.4HV0.2和461.4GPa,摩擦因数在0.45～0.50之间,耐磨性能较基体材料提高3倍以上。

Al对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系,利用反应火焰喷涂技术制备了Al_2O_3基复相涂层。测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能,分析了Al含量对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响规律。研究发现,当团聚粉中Al过量6%(质量分数)时,涂层与基体结合强度为24.6 MPa,显微硬度5149 MPa孔隙率为10.5%,磨损量14.9 mg/h,均较Al不过量时明显提高,具有良好的综合性能。