Cu-SiO_2烧结材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金技术制备Cu-SiO2烧结材料,通过定速摩擦磨损试验机研究SiO2含量对Cu-SiO2烧结材料摩擦磨损性能的影响规律,在摩擦速度7.8～47 m/s范围内探讨摩擦速度和SiO2含量与摩擦第三体之间的关系.结果表明：随着SiO2含量增加,材料的摩擦系数升高、磨损量降低,同时材料的硬度增加、密度降低、孔隙度增加;摩擦表面所形成的第三体特征与摩擦速度密切相关,当摩擦速度较低时,所形成的第三体疏松而不连续,与基体的结合强度较低,容易从摩擦表面脱离而增加磨损量;当摩擦速度提高时,所形成的第三体致密连续,与基体的结合强度好,有利于提高摩擦系数和降低磨损量;在摩擦温度过高的情况下,基体金属强度降低,削弱了对SiO2硬质点的夹持能力,SiO2破碎严重而使磨损量增加,同时高温状态的第三体变形大且流动性好,可以起到润滑膜的作用而降低材料的摩擦系数.

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

烧结温度对SiO_(2f)/SiO_(2)陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能的影响

通过系统研究烧结温度对SiO_(2f)/SiO_(2)陶瓷基复合材料的密度、孔隙率、微观形貌、拉伸性能、弯曲性能及韧性的影响,获得了高强高韧性复合材料。随着烧结温度升高,材料密度升高;而孔隙率先降后升,归因于基体的收缩增加,且在850℃下收缩严重产生了微裂纹。微观形貌结果表明:随着烧结温度升高,收缩增加,SiO_(2)基体由粗糙变得光滑;基体由颗粒黏接状转变为陶瓷熔融状;且纤维与基体结合由弱变强。随着烧结温度的升高,拉伸强度逐渐降低。拉伸性能主要取决于复合材料的韧性。随着烧结温度升高,弯曲强度先升后降,并在700℃取得最高值71 MPa。只有在基体具备一定强度前提下,韧性才能充分发挥作用。在650℃~750℃烧结温度制度下,复合材料可实现拉伸性能、弯曲性能与韧性的最优化。

SiO_2和SiC对Cu-Fe基烧结摩擦材料性能的影响

研究了在Cu Fe基烧结摩擦材料中SiO2 和SiC对材料的力学性能特别是摩擦磨损性能的影响。结果表明 :添加SiO2 摩擦材料的抗弯强度和摩擦因数分别为 141MPa和 0 .2 77,添加SiC的分别为 89MPa和 0 .2 5 5 ,添加SiO2 +SiC的分别为 10 9MPa和 0 .2 5 5。添加SiO2 的摩擦材料磨损量为后两者的 2倍 ,而添加SiC和SiO2 +SiC的摩擦材料对对偶的磨损量比前者约大 10倍。

MoS_2对铁基摩擦材料烧结行为及力学性能的影响

MoS2作为润滑组元广泛应用于粉末冶金摩擦材料中。采用X射线衍射和能谱微区成份分析的方法,深入系统地探讨了铁基摩擦材料中MoS2的烧结行为,同时研究MoS2对这些材料力学性能的影响。结果表明:在烧结过程中,铁基摩擦材料中MoS2会分解为S与Mo,且分解后的S、Mo活性很大,与材料中其他组元相互作用,或产生液相,促进烧结致密化过程;随MoS2质量分数从0增加到8%,材料的物理-力学性能先升高后降低,MoS2含量为4%的材料性能最佳。

MoS_2在空间对接摩擦材料烧结过程中的行为变化

采用粉末冶金技术制备了空间对接用铜基摩擦材料,利用X射线衍射及定量化学分析技术对MoS2在材料烧结过程中的变化行为及与其他组元之间的作用进行研究。结果表明,MoS2在加压烧结过程中存在三个方面的反应:在高温下分解成Mo和S,并造成了S元素的损失;与Cu作用形成了复杂的铜钼硫化合物;与Cu反应生成了Cu的硫化物,该类化合物具有与MoS2相类似的层状结构,有一定的润滑作用。MoS2高温分解后或MoS2与Cu反应产生的Mo元素与石墨反应形成了Mo的碳化物。另外,双飞粉的加入不仅与材料中的Mo元素作用形成CaMoO4,并且改变了铜钼硫化合物、Cu的硫化物以及Mo的碳化物中各元素的摩尔比。

无压反应烧结MoSi_2-SiC_p复相材料的制备与性能

采用无压反应烧结方法制备了MoSi2-SiCp复相材料。结果表明:直接采用元素粉Mo,Si与Si,C粉或SiC粉反应,较难制得致密的MoSi2-SiCp复相材料;而采用MoSi2合金粉同Si,C反应可获得致密的MoSi2-SiCp复相材料。同时对不同SiC含量的MoSi2-SiCp复相材料的强度和电阻率进行了测定分析,得到强度最高值为157MPa,电阻率随SiC含量的增加而增加。

烧结参数对温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料抗拉强度的影响

采用温压方法制备了高密度Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料,并研究了烧结温度和烧结时间对温压Fe-2Ni-2Cu-1Mo-1C材料烧结密度和抗拉强度的影响。结果表明:常规温压和模壁润滑温压的烧结密度和抗拉强度随烧结温度和时间的变化而变化,模壁润滑温压的烧结密度和抗拉强度均大于常规温压的;温压材料的抗拉强度为烧结温度和烧结时间的函数,常规温压和模壁润滑温压的抗拉强度随烧结温度和时间变化的线性回归方程(R为相关系数)分别为σb=575+211 153 6f(t,T),R=0.972和σb=595+208 688 3f(t,T),R=0.997。

反应热压烧结BN-ZrB_2-ZrO_2复合材料的显微组织与力学性能

采用反应热压烧结工艺制备了BN-ZrB2-ZrO2复合材料。ZrB2由ZrO2、B4C、C反应生成,反应方程式为2ZrO2+B4C+3C=2ZrB2+4CO↑。通过改变原始ZrO2的含量,可以得到ZrB2与ZrO2比例不同的55%BN-ZrB2-ZrO2复合材料。在1600℃,90min,30MPa的烧结条件下,复合材料的致密度均达到93%以上。复合材料的抗弯强度、断裂韧性随ZrB2与ZrO2比例的降低先升高后降低。当复合材料中ZrB2与ZrO2比例的为2.5:1时,复合材料的维氏硬度、抗弯强度、弹性模量、断裂韧性分别为1.74GPa、291MPa、118GPa、4.2MPa·m1/2。

真空热压烧结Al_2O_3/Cu-Cr复合材料的组织与性能

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同Cu2O加入量(4%、5%、6%)的Al2O3/Cu-Cr复合材料。分析研究了其微观组织与性能,并研究了冷变形对材料性能的影响。结果表明,在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒,其粒径为5～20nm,颗粒间距为20～150nm;Al2O3/Cu-Cr复合材料经80%变形后,其硬度和抗拉强度明显提高,而电导率则随变形量的增大先升高后降低;随着Cu2O加入量的增加,材料的抗软化性能逐渐提高;当Cu2O加入量为5%时,真空热压烧结(950℃,2h,22MPa)后全部完成内氧化,且变形后综合性能最优,此时Cu2O含量为最佳的添加量。

γ-Al_2O_3对纳米SiO_2多孔绝热材料烧结行为的影响

针对纳米SiO2多孔绝热材料高温收缩问题,采用纳米γ-Al2O3作为添加剂,研究了煅烧温度和γ-Al2O3添加量对绝热材料体积收缩率的影响,以及γ-Al2O3的引入对材料绝热性能的影响。结果表明:煅烧温度越高,纳米SiO2多孔绝热材料体积收缩越严重。γ-Al2O3的引入能明显降低绝热材料的高温体积收缩率,当添加量为5%(质量分数)时,1 000℃体积收缩率从10.49%下降至3.47%,随着添加量的增加,抑制体积收缩效果越明显。在高温环境下,γ-Al2O3的引入对纳米SiO2多孔绝热材料绝热性能影响较小。此外,通过固体烧结动力学理论以及XRD、FESEM等表征方法阐释了γ-Al2O3抑制高温收缩机理。

烧结温度对SPS制备Ag/La_2O_3触点材料的影响

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Ag/La2O3触点材料,研究了烧结温度对其致密度、显微结构及力学性能的影响。结果表明:采用SPS技术制备Ag/La2O3触点材料的工艺中,烧结温度对材料的致密度有着显著的影响,500℃烧结体的致密度最大,达到了97.2%,且试样的抗弯强度最高,约为450MPa;塑性断裂是其主要断裂方式,在不同烧结温度的烧结过程中没有新相出现,La2O3颗粒在银基体中均匀弥散分布。

TiB_2含量对微波烧结TiB_2/Cu复合材料组织和磨损性能的影响

为考察TiB2含量对微波烧结TiB2/Cu复合材料组织和磨损性能的影响,采用微波烧结技术制备了含TiB2体积分数不同的TiB2/Cu复合材料。测试了试样的密度和显微硬度,分析了试样的组织。应用摩擦磨损试验机测试了试样在不同载荷下的磨损性能,并应用扫描电镜(配能谱仪)观察和分析了试样磨损面形貌和成分。结果表明:随TiB2含量增加,试样中孪晶数量减少;晶粒反而随TiB2含量增加而增大,其长大方式是晶界绕过团聚颗粒后进行合并而长大;试样的耐磨性能随TiB2含量增加而显著提高,其主要的磨损机制也由粘着磨损逐渐向磨粒磨损转变。

热压与放电等离子体烧结两种工艺制备Al_2O_3/Cu复合材料

由机械合金化法(MA)制得纳米级Al2O3颗粒弥散镶嵌于微米级Cu颗粒表面的复合粉末,利用球形化工艺改善所制得复合粉的形貌及粒度范围,分别采用热压法(HP)和放电等离子体烧结(SPS)法制备Al2O3/Cu复合材料。通过测试密度、电导率、抗弯强度及SEM复合粉形貌和烧结体断口分析、微区成分分析,对比研究了Al2O3质量分数分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%时Al2O3/Cu复合材料的物理、力学和电学性能。结果表明:不同制备工艺下随着Al2O3含量增加,材料的抗弯强度先增后降,电导率除受杂质影响外,还受材料缺陷的影响,故变化规律不明显,对于Al2O3含量相同的Al2O3/Cu复合材料,采用SPS法制备的复合材料的致密度、抗弯强度及电导率均高于HP法;在弯曲应力下两种制备方法所得复合材料均发生延性断裂。

纳米Fe_2O_3对镁铬耐火材料烧结及力学性能的影响

在镁铬耐火材料中添加纳米Fe_2O_3,研究了它对镁铬耐火材料烧结性能与常温力学性能的影响。结果发现,在相同的工艺条件下,加入1％(外加)的纳米Fe_2O_3即可使镁铬砖的烧成温度降低150℃左右,并在相同烧成温度下能使试样的常温抗折强度和耐压强度大幅度提高。分析认为,在镁铬耐火材料中添加少量纳米级Fe_2O_3,可促进MgO-FeO固溶体中Cr^(3+)和Al^(3+)含量的提高,增强镁铬砖的直接结合程度,从而提高其力学性能。

烧结温度对锂离子电池正极材料LiCoO_2结构与电化学性能的影响

LiCoO 2 for cathode of lithium ion battery has been prepared by evaporating a mixture solution of Li 2CO 3 and Co(CH 3COO) 2·4H 2O in molar ratio of 12 and sintering at different temperatures. The XRD, SEM and electrochemical measurements showed that the product obtained from sintering at 800 ℃ for 6 hours has regular spheroid distribution, small size and the best electrochemical property.

放电等离子烧结制备TiB_2/Cu复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS法)制备了不同TiB_2体积分数的TiB_2/Cu复合材料,测试其密度、硬度和导电率,观察其微观组织;利用JF04C型电接触材料性能测试系统探究TiB_2含量和电流对复合材料耐电弧烧蚀性能的影响。结果表明:加入TiB_2增强相后,复合材料中Cu晶粒得到细化;当TiB_2体积分数增至5%时,相比纯Cu,TiB_2/Cu复合材料硬度增加了28%、导电率降低了16%;在电接触试验中,随着TiB_2体积分数增加,触头材料总质量损耗减少;当电流为10 A时,5%TiB_2/Cu触头材料无明显材料转移,当电流大于15 A时,材料明显从阳极向阴极转移,且随电流增大转移量随之增加。

MoS_2含量对Cu-MoS_2复合材料烧结过程的影响

采用粉末冶金法在保护气氛下制备Cu-MoS2复合材料,用X射线衍射(XRD)和光电子能谱分析(XPS)技术对烧结前、后的试样进行物相和成分分析。研究二硫化钼的含量对复合材料烧结过程和性能的影响。通过热力学分析对烧结过程中的反应进行了讨论。结果表明,在烧结过程中MoS2并未与H2反应,而只与基体铜发生两步反应,分别生成复杂的铜钼硫化合物、Cu的硫化物和单质Mo。且随着MoS2含量的增加,烧结产物有规律地发生变化,复合材料的抗弯强度大幅度减小,电阻率明显升高。热力学分析与XRD和XPS测试结果相吻合。

β-sialon/Al_2O_3/SiO_2系材料烧结性能及反应过程研究

以 β-sialon粉、活性氧化铝微粉和氧化硅微粉为原料 ,研究了在焦碳保护下 ,β -sialon/Al2 O3/SiO2 体系材料经 15 0 0 ,160 0 ,165 0℃烧成时 ,该体系材料的烧结性能和物相变化 ,同时借助于SEM ,EDX和XRD等手段对材料的显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明 ,随着温度升高 ,β -sialon/Al2 O3/SiO2 体系材料的体积密度下降 ,显气孔率增加 ,同时试样烧成前后的质量损失大大增加 ,尤其是经165 0℃烧成的试样 ,显气孔率在 5 0 %以上 ,质量损失大于 2 0 %。XRD物相分析显示 15 0 0℃时 ,产物中生成X相 (Si1 2 Al1 8O39N8)和SiC ,高于 165 0℃生成γ -AlON和SiC相 ,与热力学计算结果一致。同时高温下大量低价态的氧化铝如Al(g)及SiO( g)气相物质逸出试样表面 ,可能是导致试样质量损失 ,结构松散 ,显气孔率增加的主要原因。切开经高温烧成的试样 ,其截面由中心致密区 ,过渡区和边缘的松散区 3部分组成 ,含氮物相的形状由中心部位发育良好的柱状 ,演变成过渡区的针状或须状 ,直至松散区消失。

反应合成Ti_3Al/TiC+Al_2O_3复合材料烧结过程热力学分析

将高能球磨后的Ti-Al粉末和TiC,Al2O3粉末混合进行热压烧结,在烧结的过程中反应生成金属间化合物为增强相的复合材料。通过对粉料的X射线衍射分析、热分析(DSC)和烧结体的成分分析表明,最终的金属间化合物只有Ti3Al而没有其它金属间化合物相。通过热力学计算,分析了反应烧结过程并发现在低温由固相间原子扩散控制生成TiAl3,TiAl,Ti3Al的渐进过程,和在高温下金属间化合物的合成机理,而且增强相和基体界面间处于稳定状态。