IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.

原位合成Al_2O_3-TiN复合材料的结构特征

以纯度均为99%(质量分数)的板状刚玉,α-Al2O3微粉、TiO2微粉及金属铝粉为原料,经机械复合法制样后在流动氮气下利用常压铝热还原原位反应烧结的方法制备了Al2O3-TiN复合陶瓷材料。分析了不同的TiN生成量、烧结温度对试样的力学性能及显微结构的影响。结果表明:生成的TiN含量在10wt%的试样经过1500℃保温3 h后复合材料体积膨胀率为3.27%,体积密度为2.85 g/cm3、显气孔率28.73%、抗折强度23.81 MPa。显微结构分析表明,无压烧结作用下,铝热还原氮化反应并未发生典型的烧结过程,烧结温度、TiN的自身性质、反应的强放热以及TiN和Al2O3线膨胀系数之间的差别严重影响了复合材料的烧结致密化。

两种方法制备Al_2O_3-TiN复合物的蠕变行为

研究比较了 12 5 0～ 14 0 0℃、10～ 5 0MPa应力范围内由两种方法 (直接热压法和反应热压法 )制得的Al2 O3 -TiN复合物的压缩蠕变特性。结果表明 ,由两种方法制备的Al2 O3 -TiN复合物的蠕变特性及显微结构没有明显差异。只是在TiN加入量较低时 ,直接热压法制得的样品的应变速度略高于反应热压法制得的样品的应变速度。TiN加入Al2 O3 中提高了应变速度。复合物的应力指数约为 2 ,表观活化能一般为 5 0 0～6 0 0kJ·mol-1。对显微结构进行了观察 。

铝热还原氮化合成Al_2O_3-TiN多孔复合材料孔结构的分形特征

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、TiO2微粉及金属铝粉为原料,经球磨混合制样后在流动氮气下利用常压铝热还原原位反应的方法制备了Al2O3-TiN多孔复合材料。利用Menger海绵体模型和压汞法测孔径数据,探讨了不同TiN生成量的试样经1 500℃烧后的孔结构分形特征。结果表明:由于孔的成因不同,常压烧结原位合成Al2O3-TiN复合材料的孔结构具有双重分形特性,体积分形维数可由压汞法试验结果来确定,以lg(r/L)=-1.5为转折点,大孔范围的分形维数在2.934 6～2.973 7波动,小孔范围的分形维数在1.541 5～2.383 7波动;在大孔范围内,复合材料的孔体积分形维数和抗折强度有很好的相关性。

铝热还原反应制备Al_2O_3-TiN复合陶瓷材料的热力学分析

应用物质吉布斯自由能函数法计算TiO2铝热还原氮化反应的标准反应热效应、绝热反应温度,并通过稳定相区域图分析了实验温度下的物相生成条件,从而判断原位合成反应的性质,为判断铝热还原反应制备Al2O3-TiN复合陶瓷材料的物相组成提供热力学依据。

TiN/TiCN/Al_2O_3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为

采用高温化学气相沉积(HT-CVD)和中温化学气相沉积(MT-CVD)相结合的复合化学气相沉积新技术在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金。通过氧化实验,X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等手段研究TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为。结果表明,涂层后硬质合金的抗氧化性能明显提高,Al2O3的加入能进一步提高CVD多层涂层硬质合金的抗氧化性能,并使涂层硬质合金表现出独特的氧化行为。Al2O3涂层的抗氧化机理为Al2O3具有良好的高温化学稳定性,能起到很好的隔热和阻碍氧扩散的作用。

原位反应合成TiN/Al_2O_3复合材料

以Al和TiO2为初始原料,经高能球磨及热压烧结工艺,原位合成了TiN/Al2O3复合材料。利用DTA,XRD及SEM等方法结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。同时研究了以高能球磨及热压烧结工艺所制备的复合材料的力学性能和显微结构。结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了N2气,在后续热处理中原位反应形成了Ti2AlN相,当温度升高到一定程度时分解形成TiN,这有助于材料的致密化并使其力学性能提高。球磨粉体在1300℃、30MPa、保温、保压60min热压烧结条件下,可得到性能优异的TiN-Al2O3复合材料,该材料的抗弯强度为850MPa,断裂韧性为5.7MPa·m1/2。

自蔓延合成TiN-Al_2O_3复合粉体

TiN-Al2O3是一种性能优良的复合材料,采用自蔓延的方法来合成TiN-Al2O3复合粉体,主要分析了Al2O3的不同加入量对该复合粉末合成的影响。随着Al2O3含量增加,燃烧合成温度降低,燃烧产物转化率提高,生成的TiN颗粒变粗,并且在材料中的分布不均匀。燃烧波以振荡与螺旋相结合的方式存在。

Ti(CN)/TiC/Al_2O_3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC-(6%wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C等物相的存在对提高界面结合力也有帮助。

Al2O3掺杂SO4^2-/SnO2固体酸催化剂上的酯化和酯交换反应

用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3掺杂量(0.5%-3.0%,摩尔分数)的SO24-/SnO2催化剂.采用N2吸附、热重(TG)分析、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、拉曼(Raman)光谱、魔角旋转固体核磁共振(27AlMASNMR)对催化剂的结构和织构性质进行了表征,用正丁胺电位滴定法测定了催化剂的酸量,并评价了这些催化剂对月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应性能.实验结果表明SO24-/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3能明显提高催化活性,这是由催化剂的酸性位增加而引起的,添加Al2O3的摩尔分数为1.0%的催化剂表现出最高的反应活性,在酯化反应中6h后月桂酸转化率高达92.7%,在酯交换反应中8h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%.

原位反应合成TiN/Al_2O_3复合陶瓷

研究了Ti,Al和TiO_2混合粉体经无特殊气氛保护的高能球磨和真空热压烧结工艺原位合成了TiN/Al_2O_3复合材料,该材料的抗弯强度达到850 MPa,断裂韧性为5.5 MPa·m^(1/2)。利用DTA,XRD及SEM等手段的分析测试结果,结合热力学计算,研究了该粉体的高能球磨过程和球磨粉体在后续热处理中的物相形成及转化规律。结果表明:在球磨过程中粉料吸附并溶解了空气中的N_2和O_2气,在后续热压烧结处理中首先原位反应形成了Ti_2AlN,Al_2O_3以及TiAl,Ti_3Al,TiAl_3等金属间化合物相。随温度的升高Ti_2AlN逐渐分解形成TiN相,当热压温度升高到1300℃时,其它物相基本消失,从而形成了TiN/Al_2O_3复合材料。

TiN-Al_2O_3复合材料的导电性能

以微米TiN和α-Al2O3粉体为原料,采用无水乙醇为溶剂湿法球磨制备了TiN-Al2O3复合粉体,在氮气气氛中通过无压烧结得到TiN-Al2O3复合材料。研究了TiN含量对TiN-Al2O3复合材料导电性能的影响,实验结果表明：TiN-Al2O3复合材料的导电性能符合渗流理论,材料的电阻率取决于导电添加剂TiN的含量,TiN含量的增加能明显降低Al2O3复合材料的电阻率,在实验粒度配比下,其渗流阀值Vc为20.30%~22.13%。

湿喷砂对TiN+Al2O3+TiCN涂层性能的影响

研究了在不同压力、不同时间和不同砂水浓度三种情况下,湿喷砂工艺参数对CVD膜TiN+Al2O3+TiCN涂层厚度、表面光洁度、涂层硬度、涂层磨粒磨损的影响变化规律。研究发现:涂层厚度随喷砂时间、喷砂压力及砂水浓度的增加而减小;涂层表面光洁度随喷砂时间的延长,提升效果明显;湿喷砂对提高涂层表面硬度和磨粒磨损性能具有显著影响,且变化趋势相同。通过实验分析还得出湿喷砂工艺参数为砂水浓度值30%、时间4秒、压力0.4 MPa时,TiN+Al2O3+TiCN膜能够形成双色表态,且综合性能最好。

TiN改性Al_2O_3纳米复相陶瓷的研究进展

Al2O3陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀和耐磨损等优点,是应用最广泛的陶瓷之一,但脆性大,难以加工,严重限制了它的应用范围。主要介绍了TiN改性Al2O3纳米陶瓷的研究进展,与SiC、ZrO2改性Al2O3纳米陶瓷相比,TiN-Al2O3纳米复相陶瓷不仅力学性能优异,而且具有导电能力,可用于电火花加工,扩大了Al2O3陶瓷的应用范围。最后对Al2O3纳米复相陶瓷的发展前景作了展望。

影响SnO2纳米晶体修饰的α-Al2O3微滤膜流动电势的因素

试验研究了不同电解质溶液pH值以及其离子浓度和种类对SnO2纳米晶体修饰的α-A120，微滤膜流动电势的影响规律，结果表明，对于Nacl溶液，膜流动电势随溶液浓度的增大而降低，其等电点在4．6左右；随着溶液的pH值由3增加到10，膜流动电势由正值逐渐变为负值，而对于FeSO4，CaSO4，Na2SO4，NaCl和CaCl2溶液，当溶液的浓度固定时，膜流动电势随溶液电导率的增加而降低。

Mo含量对TiN-Al_2O_3复合材料性能和显微结构的影响

以纯度均为99%(质量分数)的Al2O3微粉、TiN微粉及Mo微粉为原料,采用机械复合法制样并在高温真空气氛下无压烧结制备了TiN-Al2O3复合材料。研究了不同Mo含量对TiN-Al2O3复合材料性能及显微结构的影响。结果表明:Mo主要分布在TiN颗粒之间,使难烧结的TiN颗粒连成针柱状聚集体,从而Al2O3基体得到增强,复合材料的韧性得到提高。在复合材料中Mo微粉加入从0增加到9vol%时,其断裂韧性从4.28MPa.m1/2增大到7.59 MPa.m1/2。随着Mo含量的增加,材料的显微维氏硬度呈现先增大后减小的趋势,在6vol%Mo时达到最大值,为2078.33。

Al_2O_3/Ti(C,N)复相陶瓷刀具材料的研究

以微米Al2O3以及纳米Ti C和Ti N为主要原料,采用N2气氛保护热压烧结工艺制备了Al2O3/Ti(C,N)复相陶瓷刀具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧性以及硬度值。结果表明,当微米Al2O3添加量为67 wt%,纳米Ti C添加量为15 wt%,纳米Ti N添加量为15 wt%时,所制备的Al2O3/Ti(C,N)复相陶瓷刀具材料性能最佳,相对密度值为99.7%,弯曲强度为756 MPa,断裂韧性为6.15 MPa·m1/2,硬度值为39.38 GPa。纳米Ti C以及Ti N通过钉轧作用增韧基体材料。

扩散法制备Al2O3弥散强化铜-锡合金粉末及其表征

以Al2O3弥散强化铜合金(简称“弥散铜”)粉和雾化锡粉为原料,经600,700和800℃扩散处理制备弥散铜?锡合金粉末,研究扩散温度对合金粉末物相组成、组织形貌、松装密度、流动性、显微硬度和粒度分布等性能的影响,并考察合金粉末的成形特性。研究结果表明:经700℃和800℃扩散处理后,可获得锡分布均匀的弥散铜?锡合金粉末;该合金粉末整体呈不规则形状,局部呈近球形。于700℃扩散处理制备的弥散铜?锡合金粉末具有最佳的综合粉末特性,其松装密度、流动性、显微硬度(HV0.05)和中位粒径分别为2.74 g/cm^3,35.1 s/(50 g),140.2和38.8μm;扩散法制备的弥散铜?锡合金粉末具有松装密度低、流动性好、显微硬度高和粒度细小等特点,并且成形稳定性良好,可用于规模化生产。

纳米Al2O3颗粒掺杂的锡基复合镀层的制备及耐蚀性研究

通过共沉积将纳米Al2O3颗粒掺杂于锡镀层中,在紫铜表面制备出锡基复合镀层。测试了锡基复合镀层的极化曲线和电化学阻抗谱,并与紫铜和锡镀层作比较,结果表明:锡镀层和锡基复合镀层相对于紫铜都为阳极性镀层,且都是以自身优先被腐蚀的方式对紫铜起到双重保护作用,但是两种镀层对紫铜的保护作用存在一定的差异。与锡镀层相比,锡基复合镀层的腐蚀电位正移了44 mV,腐蚀电流密度也有所降低,容抗弧半径和电荷转移电阻较大,双电层电容较小。锡基复合镀层较锡镀层对腐蚀过程中电子转移具有较强的阻碍作用,能为紫铜提供较好的保护作用。

Al_2O_3基金属陶瓷的研究现状及发展趋势

回顾了Al2O3基金属陶瓷的发展过程及其意义。重点介绍了Al2O3-TiCN基金属陶瓷的生产工艺和性能,并讨论了添加剂对其性能的影响。