微波烧结SiAlON陶瓷立铣刀力学性能和切削性能研究

采用微波烧结方法制备了用于磨削SiAlON陶瓷立铣刀的棒料,研究了压制方式及压力对微波烧结SiAlON陶瓷棒料微观结构和力学性能的影响规律,制备了SiAlON陶瓷立铣刀,并对其切削性能进行了研究。结果表明:对于大长径比SiAlON陶瓷,径向压制可以获得密度分布更加均匀的生坯,压制压力为100MPa时,SiAlON陶瓷试样无微观缺陷,具有良好的机械性能。微波烧结的SiAlON陶瓷立铣刀可用于镍基高温合金高速切削,刀具寿命是进口涂层刀具的2倍。

cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷及刀具的制备与性能

采用放电等离子烧结技术,通过原位生成TiN包覆cBN(cBN@TiN)颗粒制备了cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷,研究了其物相组成、微观形貌、力学性能以及制成的可转位刀具连续干式切削球墨铸铁时的切削性能,并与β-Sialon陶瓷及刀具进行对比分析。结果表明:cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷由β-Sialon、cBN和TiN相组成,其抛光态表面无明显气孔,cBN@TiN颗粒均匀分布,未发生明显脱落,基体相晶粒呈等轴状和长棒状;cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷的相对密度和晶粒尺寸与β-Sialon陶瓷相近,硬度和断裂韧性分别为(17.40±0.11)GPa和(6.19±0.10)MPa·m^(1/2),高于β-Sialon陶瓷;与β-Sialon陶瓷刀具相比,cBN@TiN/β-Sialon复合陶瓷刀具的耐磨性更好,切削寿命更长。

TiN增强SiAlON复合物采用传感器辅助快速微波加热法在单模腔中的烧结

本研究将17%Ti N增强α-β Si Al ON复合物在传感器辅助的微波加热系统中进行烧结。探索了Ti N的加入对粉状原料介电性能的影响,以及烧结温度对α-β Si Al ON复合物相变、微观结构演变及其机械性能的影响。结果表明Ti N的加入加强了微波吸热的效能,这在烧结温度峰值上得到了体现。α∶β比值因此降低了,各项机械性能得到了改善,突出表现在复合物断裂韧性的改善方面。另外,本研究列出了针对实验室微波辅助烧结过程的能量消耗估算数据。最终,本研究确定获得最高相对密度(97.1%)、维氏硬度(13.35±0.47 GPa)以及断裂韧性(7.52±0.54 MPa·m^(1/2))的试验条件为1 300℃下烧结30 min。

煤矸石还原氮化合成O’-Sialon及热力学研究

采用拟抛物面规则评估了O’-Sialon、X相的吉布斯生成自由能,并从热力学上分析了O’-Sialon、β-Sialon、X相的合成过程.研究了以中国山西煤矸石为原料,还原氮化合成O’-Sialon的影响因素,包括还原剂(C或者Si)的用量、氮化温度等;结果表明,以金属Si为主要还原剂时O’-Sialon的合成效果较佳,其相对含量最高可以达到80％左右,提高氮化温度有利于O’-Sialon的合成.

TiN对Sialon陶瓷结构和性能的影响

系统地评述了 Ti N第二相的引入对 Sialon陶瓷结构和各种性能的影响。研究表明 Ti N是十分有价值的 Sialon陶瓷的结合剂。与传统工艺相比 ,通过原位复合技术制备的原位 Ti N/ Sialon显示出更加优化的显微结构和更加优异的性能 。

碳热还原氮化法合成O′-Sialon粉

以纳米SiO2 ,Al(OH) 3 和碳黑为原料 ,在 14 0 0℃N2 气氛下采用碳热还原氮化法合成出O′ Sialon粉。绘出了 14 0 0℃时体系的优势区域图 ,用XRD分析法测定了产物相组成及相对含量 ,用TEM观察了产物的形貌 ,并用EDX分析法测定了产物中O′ Sialon的Si和Al摩尔比。在此基础上 ,研究了保温时间和添加剂含量对合成过程的影响 ,对合成过程机理进行了探讨。结果表明 :保温 7h ,含 3%添加剂的试样中O′ Sialon含量最高 ,达70 %左右 ,O′ Sialon中z值基本达到 0 .3。添加剂含量的增加有利于Al2 O3 向O′ Sialon中固溶。SiO是碳热还原氮化过程的中间产物 ,SiO的挥发导致体系较大的质量损失和Al2 O3 的残存。保温时间超过 8h ,体系气氛的改变使O′ Sialon分解转化为 β′

O′-sialon-ZrO_2-SiC复合材料的无压烧结合成及其热力学预报

采用拟抛物面规则预报了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ的标准生成Ｇｉｂｂｓ自由能．由无压烧结合成制备了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料．分析了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ材料烧结过程中物理化学变化．复合材料的抗折强度随ＳｉＣ含量增加而有所提高．复合材料中Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ以柱状形式存在，且相互间构成编织状结构．

O'-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的侵蚀及界面分形研究

研究了O′ Sialon ZrO2 SiC复合材料在不锈钢液中的侵蚀行为。造成侵蚀的原因主要是不锈钢液通过侵蚀通道向材料内部扩散。分形研究表明 ,材料侵蚀界面的分形维数在 1 2 5～ 1 30之间且与侵蚀过程存在相应关系。

原位复合TiN/O'-sialon在空气中的氧化行为

通过对不同气孔率和TiN含量的原位复合TiN/O′-sialon材料在空气中的氧化行为研究 ,得出了不同材料在不同温度下的氧化结果 ,提出了不同材料在不同温度下的氧化机理和模型 .

粘土还原氮化合成O'-Sialon基复合材料

采用高岭土碳热还原氮化合成O’ Sialon基复合材料。结果表明 ,在一定实验条件下 ,当烧结温度较低时 ( 1 40 0℃ ) ,碳热还原的最终产物为O’ Sialon、Si3N4;烧结温度较高时 ( 1 50 0℃ ) ,最终产物为O’ Sialon、SiC ;温度处于两者之间时 ( 1 450℃ ) ,O’ Sialon、Si3N4、SiC共存。

TiN/O′-Sialon导电复合材料的制备及其性能

以高钛渣为主要原料经碳热还原氮化法合成出廉价的TiN/O′-Sialon粉体作为原料,常压下烧结制备了TiN/O′- Sialon导电复合材料,利用XRD和SEM对其相组成和显微结构进行了表征,研究了初始原料中TiO_2加入量对材料的致密化、力学性能及常温导电性能的影响．结果表明：烧结产物由O-Sialon和TiN组成．O-Sialon大多呈等轴状,粒度约1—3μm．TiN为细小粒状,粒度多小于0．5μm．初始原料中TiO_2加入量为30%的材料,其体积密度为3．1g/cm^3,硬度为9．2 GPa,抗弯强度为169 MPa．25%左右的TiO_2加入量是决定材料中TiN能否形成导电网络的最低TiO_2加入量,此时材料的电阻率为1．8×10^(-2)Ω·cm．

O’-Sialon-ZrO_2-C系材料抗Al_2O_3沉积性能

研究了O’-Sialon－ZrO2－C系材料的抗Al2O3沉积性能，并与Al2O3-C质材料进行了对比。结果表明：O’－Sialon－ZrO2－C系材料的抗Al2O3沉积性能明显优于Al2O3－C质材料，其抗Al2O3沉积机理主要为浇钢温度下O’－Sialon与钢液中夹杂的Al2O3接触并反应生成了低熔相而被钢水冲刷掉，从而阻碍了Al2O3在材料表面的沉积附着。O’－Sialon－ZrO2－C系材料的抗侵蚀能力随材料中ZrO2含量的提高而增强.

硅铝系固体废弃物合成Sialon材料的研究进展

以硅铝系固体废弃物为原料合成Sialon环境材料,不仅为固体废弃物的深度利用提供了一条新的思路,而且为Sialon材料的廉价合成提供了一条新的绿色工艺.简单介绍了冶金-高炉钙硅铝(钛)废渣、大宗能源系富含硅铝矸石尾矿、电厂铝硅铁灰渣、高硅多杂江河淤泥沙、稀土及贵金属伴生硅酸盐选矿后尾矿等硅铝系固体废弃物的概况,详细阐述了硅铝系固体废弃物合成Sialon材料的国内外发展现状,并对其发展前景进行了展望.

黄河泥沙非传统资源制备O′-SiAlON/SiC耐火材料

利用黄河泥沙合成O′-SiAlON/SiC复相耐火材料,着重将胶态成型工艺应用到制备过程中,即利用注浆成型工艺制备坯体,使坯体结构更均匀,同时促进最终产物的生成。探索了注浆成型中各工艺参数对坯体性能的影响,利用正交实验对注浆成型工艺参数进行了优化设计,并得到最佳工艺参数,在此工艺条件下制备的坯体密度最高(1.86 g/cm^3)。最终在较低的烧结温度下制备出O′-SiAlON/SiC复相耐火材料,该材料具有相对较高的O′-SiAlON/SiC比及较少的杂质相含量。

Sialon基陶瓷材料的研究进展及应用

Sialon基陶瓷材料因具有优异的性能 ,一直是材料科学领域关注的焦点 ,Sialon陶瓷的研究经历了从单相到复相的过程 ,本文详细论述了单相和复相Sialon陶瓷的种类、结构特征、制备方法 ,对各种Sialon陶瓷的性能特点进行了分析对比。结合Sialon陶瓷的性能 ,全面介绍了其广泛的应用领域。

O′-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

研究了O′－Sialon－ZrO2－SiC复合材料在室温和600℃的摩擦磨损行为．研究表明，在实验条件下，O′－Sialon－ZrO2－SiC复合材料的磨损率远低于不锈钢的磨损率，O′-Sialon-ZrO2－SiC／不锈钢摩擦副间的磨损机制主要是粘着磨损．分形结果研究表明，分形维数与磨损存在对应关系，即分形维数越大，材料磨损越严重．复合材料磨损界面的分形维数在1．26～1．38之间．

O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗氧化性能研究

研究了O’ Sialon ZrO2 SiC复合材料的氧化过程。结果表明 ,材料的氧化过程呈保护型氧化 ,材料最终的氧化产物为α 方石英、ZrSiO4 、ZrO2 ,且其氧化动力学过程符合氧化前期、中期。

O'-Sialon/BN和O'-Sialon/ZrO_2复合材料抗熔融金属和保护渣侵蚀

研究了 Ｏ＇－Ｓｉａｉｏｎ／ＢＮ和 Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＺｒＯ２复合材料抗熔融金属和保护法侵蚀．结果表 明：Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＢＮ复合材料抗钢水侵蚀的动力学分为两段控制：前期为界面化学反应控制，后 期为扩散控制．Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＺｒＯ２复合材料具有良好的抗保护渣侵蚀性能这是由于ＺｒＯ２在硅酸 盐熔体中的溶解度较低，随着ＺｒＯ２的增加，抑制了Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ与ＣＯ，以及渣中其他组元的反应， 从而提高了Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ抗渣的侵蚀性．

(Ca,Mg)-Sialon 陶瓷在空气及水润滑条件下的磨损机理研究

利用ＳＲＶ球－盘磨损试验机考察了一种（Ｃａ，Ｍｇ）－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷在空气及水中的摩擦学性能，并采用ＥＰＭＡ、ＳＥＭ、ＥＤＡＸ以及ＸＰＳ等分析手段对其磨损机理做了进一步研究．结果表明：（Ｃａ，Ｍｇ）－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷在水中比在空气中具有更低的摩擦因数，但具有较高的磨损体积损失．在干摩擦条件下，（Ｃａ，Ｍｇ）－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷主要发生了断裂磨损及磨粒磨损，而在水润滑条件下则主要发生了摩擦化学磨损．

人工神经网络在O′-Sialon-BN复合材料设计中的应用

对神经网络和传统模式识别技术的基本原理和应用特点进行比较．根据已有烧结合成O′-Sialon的实验数据，利用改进后的人工神经网络，构筑了材料相组成及性能的预测模块，并与模式识别技术处理得到的结果进行了比较．在此基础上，探索了合成O′-Sialon-BN复合材料的工艺条件，并通过实验结果进行了验证．