Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展

陶瓷材料对裂纹的敏感性极大地限制了其使用范围,裂纹愈合处理可以恢复材料强度,提高可靠性,延长使用寿命。综述了Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展,对Al_2O_3基陶瓷材料裂纹愈合机理,裂纹愈合效果的影响因素,以及裂纹愈合后材料的相关性能变化进行了系统地总结与分析,并对Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹愈合领域急待解决的问题进行了探讨。

Al_2O_3基陶瓷材料增韧的研究进展

Al_2O_3基陶瓷材料具有高的化学稳定性,有较好的应用前景,但其脆性限制了它的推广应用,对氧化铝陶瓷进行增韧是解决其脆性问题的一条重要途径。简要介绍了目前氧化铝陶瓷的增韧方法和增韧机理,综述了氧化铝陶瓷增韧的研究现状,分析了氧化铝陶瓷增韧研究中存在的主要问题,展望了氧化铝陶瓷增韧的发展方向,提出了原位生长及复合增韧是高性能Al_2O_3基陶瓷材料的研究重点。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的显微结构

使用纳米、亚微米级的α-Al2O3粉体和微米级的(W,Ti)C粉体为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料。对热压后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析,利用透射电镜、扫描电镜及X衍射仪对Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的微观组织和结构进行了研究。结果表明,增强相(W,Ti)C与基体Al2O3互相穿插、包裹,界面结合良好,形成了典型的骨架结构;球磨后的(W,Ti)C颗粒粒度分布广泛,热压烧结后与基体材料形成了内晶/晶间型结构;断裂模式的改变、内部残余应力场、位错机制、裂纹分叉和偏转等促进了材料强度和韧性的提高。

模具用Ti(C,N)/Al_2O_3陶瓷材料的微观结构与力学性能

新型模具材料的开发是当前模具研究领域的重要内容之一。采用热压工艺制备了一种模具用Ti(C,N)/Al2O3复相陶瓷材料,并研究了该材料的制备工艺、微观结构和力学性能。研究表明:以稀土氧化物为添加剂,Ti(C,N)/Al2O3陶瓷材料具有良好的微观结构和力学性能。抗弯强度、断裂韧度和硬度分别达到980 MPa、6.0 MPa.m1/2和19.2 GPa,分别比纯Al2O3陶瓷材料提高96%、57%和5%。材料的增韧机理主要是裂纹桥联、裂纹偏转、裂纹分支以及部分纳米Ti(C,N)晶粒的晶内断裂机制。

纳米YAG/Al_2O_3复相陶瓷材料性能与微观结构研究

采用高分子网络凝胶法直接制备YAG纳米粉体,XRD结果表明,所得粉体具纯的YAG相,平均粒径在30 nm。通过热压烧结得到了致密YAG/Al2O3烧结体,所得的致密体材料为晶内型和晶间型混合分布,其抗弯强度达498.56 MPa,比单相Al2O3陶瓷有大幅度提高。

Al2O3基金属陶瓷材料在进气歧管注塑模具的应用研究

轻质材料制造汽车零部件是实现汽车轻量化的有效途径之一。尼龙6添加玻纤增强的工程塑料在制造成型发动机进气歧管有较大的优势,主要体现在可成型复杂的结构、质轻、节能环保和效益好等方面。利用分片注塑模具成型的进气歧管性能优良,且制造成本低,生产效率高。模具的材料性能是影响生产质量和模具寿命重要因素之一,模具的材料选用应充分考虑PA6/GF进气歧管注塑模具的各项影响因素,注重开发新型模具材料,做到合理选材,文章对Al2O3基金属陶瓷材料在进气歧管注塑模具的应用展开了研究。

Al_2O_3纤维对Al_2O_3基陶瓷型芯材料性能的影响

采用常压烧结制备Al2O3基陶瓷型芯材料,通过XRD,SEM分析表征了材料的成分和内部结构。测量了Al2O3基陶瓷型芯气孔率、抗蠕变性能、80℃饱和NaOH溶液中侵蚀性能,并讨论了材料性能随Al2O3纤维含量变化的原因。

臭氧发生器用Al_2O_3陶瓷基板材料的改性研究

研究了掺杂成分MgO、TiO2 、Y2 O3 、MgTiO3 、CaTiO3 对臭氧发生器用Al2 O3 陶瓷基板材料的体积密度、介电常数、介质损耗、热导率等性能的影响 ,实验结果表明 ,较合适的掺杂配方是Y2 O3 0 .6wt %、MgTiO3 0 .2wt %、CaTiO3 0 .2wt%

纳米SiC-Al_2O_3/TiC多相陶瓷复合材料显微结构的研究

考察了纳米SiC -Al2 O3/TiC多相陶瓷复合材料的断裂方式 .由于纳米SiC的加入 ,材料以穿晶断裂为主 .通过透射电镜观察 ,研究了纳米陶瓷复合材料中纳米SiC的分布 ,证明所制备的材料主要为晶内型纳米复合陶瓷 .在纳米SiC -Al2 O3/TiC多相陶瓷复合材料中 ,少量纳米SiC位于基体晶粒间 ,大多数纳米SiC位于基体晶粒内 ,而且纳米SiC的加入细化了基体的晶粒 .通过高分辨透射电镜观察 ,研究了纳米SiC -Al2 O3/TiC多相陶瓷复合材料中 ,纳米SiC与基体间界面结合状态 ,发现在两颗粒间的晶界几乎没有玻璃相 ,证明纳米陶瓷复合材料中晶界得到了加强 ,有利于材料力学性能的提高 .另外研究了裂纹在材料中的扩展行为 ,结果表明 。

Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料的力学性能与强韧化机理

采用纳米和亚微米级的α-Al2O3,以及微米级的(W,Ti)C粉体为原料,制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料.在基体Al2O3含有体积分数为11%的纳米Al2O3时复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最优,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为840 MPa,6.55 MPa.m1/2和20.1 GPa.TEM实验表明,纳米颗粒的加入明显抑止了基体晶粒的长大,形成了典型的骨架结构,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合.内晶型和晶间型第二相颗粒产生的残余应力场、断裂模式的改变和晶粒细化强化促进了复合材料抗弯强度和断裂韧性的提高.

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。

Al_2O_3粉末对ZrO_2-TiB_2-Al_2O_3纳米复合陶瓷材料力学性能的影响

为了改善ZrO2陶瓷材料的综合力学性能,探讨了添加不同粒径和含量的Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料微观结构和力学性能的影响.采用真空热压烧结工艺制备了ZrO2纳米复合陶瓷材料,烧结温度为1 450℃,热压压力为30MPa,保温1h.结果表明:微米Al2O3粉末的体积分数为10%时,ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料的抗弯强度最高,可达743MPa;添加纳米Al2O3粉末对材料的韧性提高明显,最高可达11.37MPa.m1/2,但不同粒径的Al2O3粉末对材料的硬度影响则不明显,材料的硬度随Al2O3含量的增加而增加.

直接金属氧化法制备Al_2O_3/Al陶瓷基复合材料的生长方式

运用 DIMOX工艺 ,利用 Al- 3 Mg- 1 0 Si合金在空气工况下直接氧化制备了 Al2 O3 /Al陶瓷基复合材料 ,并通过扫描电镜、光学显微镜等手段观测和研究了复合材料的生长方式 .结果发现 :直接氧化生长 Al2 O3 /Al的复合材料长大增厚是以胞状晶团的方式向前推进的 ,胞状晶团的形成源于合金熔体的微观传输通道 .胞状晶团的长大按照淹没和合并两种方式进行 。

激光重熔锌铝基Al_2O_3陶瓷复合层的组织结构研究

本文研究了激光重熔等离子喷涂锌铝基Al2 O3陶瓷复合层的组织结构。结果表明 ,等离子喷涂Al2 O3陶瓷涂层主要由等轴晶状的α Al2 O3陶瓷相组成 ,长条状的γ Al2 O3陶瓷相量较少 ,主要分布在α Al2 O3陶瓷相的相界面和几个α Al2 O3陶瓷相晶粒的交汇处 ;激光重熔后基体相树枝晶得到明显细化 ,熔池区只存在单一的δ Al2 O3陶瓷相 ,原α Al2 O3陶瓷相、γ Al2 O3陶瓷相均转变为δ Al2 O3陶瓷相 ,陶瓷颗粒独立地分布于基体相中 ,表层陶瓷颗粒数目众多 ,并有局部富集现象 ,次表层次之 ,而在过渡区只能偶尔发现独立存在的陶瓷颗粒。

热压烧结Al_2O_3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y_2O_3陶瓷材料的显微结构与力学性能

采用热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3复合陶瓷材料,并用扫描电子显微镜观察分析材料的微观结构。通过调整热压烧结工艺,研究烧结温度和保温时间对Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3材料的显微组织与力学性能的影响。研究发现:烧结温度能显著影响陶瓷材料的显微组织和力学性能,温度在低于1650℃范围内,材料的致密度随温度升高而提高,力学性能也随之提升;但烧结温度超过1650℃时,晶粒异常长大,材料性能降低。热压烧结的保温时间以15min为宜。在烧结温度为1650℃、保温时间15min下,热压烧结Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3陶瓷复合材料的力学性能良好,抗弯强度、维氏硬度、断裂韧度分别为735MPa、20.45GPa、8.9MPa·m1/2。

Al_2O_3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料的微观结构与性能

采用真空热压烧结技术制备了纳米TiC体积分数为3%~5%的Al2O3/TiC/Mo/Ni微纳陶瓷复合材料，并对其力学性能、相对密度、微观结构和三点弯曲断口形貌进行了研究。结果表明：微纳陶瓷复合材料中存在非典型的灰芯/白环结构；复合材料的断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合形式；添加的纳米粒子分布于Al2O3基体晶粒的内部与晶界，形成了晶内/晶界型结构，细化了晶粒，强化了晶界，提高了复合材料的强度和相对密度，其抗弯强度、断裂韧度、硬度和相对密度分别为970 MPa，5.5 MPa·m1/2，20.4 GPa和99.5%。

CeO_2对原位自生Al_2O_3-TiC_P/Al基复合材料组织结构的影响

利用Al-TiO2-C体系熔铸法制备含稀土CeO2原位自生Al2O3-TiCP/Al基复合材料.借助差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术,对Al-TiO2-C体系的组织结构进行了详尽的分析,讨论了对稀土CeO2铝对Al2O3-TiCp/Al基复合材料的影响规律.实验结果表明,稀土CeO2的加入可改善陶瓷颗粒Al2O3和TiC与熔体的润湿性,而且有效的细化和净化了组织,降低了反应温度.稀土CeO2添加剂含量为0.5%时利用熔铸法制备的复合材料中原位形成的Al2O3,TiC颗粒尺寸较小,分布均匀.

陶瓷基复合材料(Fe_3Al/Al_2O_3)设计专家系统原型的研究与实现

本文简要介绍了材料设计的意义和Fe3Al/Al2O3陶瓷复合材料的性能特点,重点阐述了Fe3Al/Al2O3陶瓷复合材料设计专家系统的组成及实现。

LaO_2对Al_2O_3—TiC_p/Al基复合材料组织结构的影响

利用Al—TiO2—C体系熔铸法制备含稀土LaO2原位自生Al2O3—TiCp/Al基复合材料,借助差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术,对Al—TiO2—C体系的组织结构进行了详尽的分析,讨论了稀土LaO2铝对Al2O3—TiCp/Al基复合材料的影响规律。实验结果表明,稀土LaO2的加入可改善陶瓷颗粒Al2O3和TiC与熔体的润湿性,而且有效细化和净化了组织,降低了反应温度。稀土LaO2添加剂含量为O.5%时利用熔铸法制备的复合材料中原位形成的Al2O3,TiC颗粒尺寸较小,分布均匀。

材料转移层对Al_2O_3基自润滑陶瓷/铸铁摩擦副摩擦的影响研究

在MG-200磨损试验机上采用销-盘对磨方式,研究了分别含有固态润滑组元石墨、BN的Al2O3基自润滑陶瓷/HT20-40灰铸铁摩擦副的特性,并以Al2O3陶瓷/HT20-40灰铸铁摩擦画作对比。通过扫苗电镜对陶瓷磨损表面材料转移物的形貌进行了观察与对比,分析了材料转移层对摩擦副在自身固态润滑条件下其摩擦性能的影响作用,结果表面;陶瓷靡抽上金属转移层的数量和形貌对摩擦副的摩擦特性(自润滑特性)具有决定性的影响作用,当陶瓷磨损面上形成了大面积,致密的金属转移层时,由于固态润滑作用的衰退以及金属相之间严重的粘着倾向使得摩擦系数大幅度上升,而金属偶件其相对低的高温机械性能是金属材料转移层大面积形成的原因。