无压浸渗制备梯度Si3N4/Al复合材料

采用Al-Mg合金无压渗入具有梯度孔隙分布的Si3N4多孔预制体,制得大尺寸、梯度Si3N4/Al复合材料;对复合材料的显微组织,相组成,硬度进行了观察和测定,分析了层间铝合金薄层在释放梯度层间应力的作用,并采用SHPB装置对梯度复合材料进行动态压缩试验.试验结果表明梯度复合材料层间结合紧密,硬度从HRA80.5逐层过渡到HRA61.5,主要组成相为Al,Si3N4,AlN和Mg2Si;梯度复合材料在动态压缩过程中表现出较高韧性.

Si_3N_4颗粒体积分数对Si_3N_4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响(英文)

采用压力浸渗法制备Si3N4体积分数分别为45%、50%和55%的颗粒增强铝基复合材料(Si3N4/Al)。研究Si3N4体积分数和T6热处理对Si3N4/Al复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:Si3N4颗粒分散均匀,Si3N4/Al复合材料浸渗良好,没有明显的孔洞和铸造缺陷;在Si3N4颗粒附近的铝基体中,可以观察到高密度位错;Si3N4/Al复合材料的弯曲强度随着Si3N4体积分数的增大而降低;T6热处理能提高复合材料的强度;复合材料的弹性模量随着Si3N4体积分数的增加而线性增加;在低Si3N4体积分数时,可以观察到更多的撕裂棱和韧窝;T6热处理对断口形貌的影响较小。

铝合金中硅含量对无压浸渗Si_3N_4/Al复合材料性能的影响

对不同硅含量的铝合金无压浸渗Si3N4预制件制备了Si3N4/Al复合材料,并对其性能进行了研究分析。结果表明:在无压浸渗过程中,Si3N4与铝合金发生了界面反应;Si3N4/Al复合材料的断裂机制以基体的韧性撕裂和增强体的脆性断裂为主;当无压浸渗用铝合金中硅质量分数从0增加到12%时,Si3N4/Al复合材料的硬度由69HRA增加到77HRA,抗弯强度由498MPa降低至333MPa。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的界面反应研究

研究S i3N4多孔预制体的表面氧化程度对无压浸渗制备S i3N4/A l复合材料界面反应以及复合材料性能的影响是复合材料优化设计的基础。不同氧化程度的S i3N4多孔预制体在相同的浸渗工艺下无压浸渗制得S i3N4/A l复合材料,利用EDS,XRD和洛氏硬度计分别测定陶瓷多孔预制体的成份,复合材料的相组成和硬度。结果表明:S i3N4/A l复合材料组成相包括A l,S i3N4,A lN以及少量的S i,Mg2S i,MgO,MgA l2O4;随着氧化程度增加,复合材料内A lN相减少,MgO含量增加,并逐渐出现MgA l2O4相;复合材料的硬度随预制体的氧化程度增加而线性下降;预制体的氧化造成S i3N4和A l之间的反应减弱是硬度下降的重要原因。

Si_3N_4/Al-Mg复合材料的无压浸渗制备技术

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料,通过加热烧蚀掉聚合物,制备出三维空间连续网络结构预制块体,再通过无压浸渗将已熔炼好的铝液浸渗到预制体中,成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si3N4基片上的润湿角,分析了润湿角与浸渗温度的关系。适量镁元素的存在,在Si3N4/Al界面发生微化学放热反应,降低了表面张力,使润湿角大大减小,从而促进了自发浸渗的进行。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的反应浸渗机理

采用"中断浸渗"方法获得保留了"浸渗前沿"的样品,应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化,深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程。采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌,探讨了界面反应机理。研究结果表明:浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上,并与预制体发生反应;Al/Si3N4界面反应产物AlN相形成"楔形"向Si3N4单元心部推进,细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌,大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行;Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中。

无压浸渗制备Si_3N_4/AlN-Al复合材料的力学性能

采用优化的无压浸渗制备工艺(氮气气氛,950℃下浸渗4h)制备具有不同陶瓷含量的Si3N4/AlN-Al复合材料,分析了复合材料力学性能随陶瓷含量变化的规律以及复合材料的断裂特征。结果表明,随着Si3N4多孔预制体陶瓷体积分数从30.2%增加到60.6%,无压浸渗制得的复合材料单轴压缩强度从620MPa增加到1728MPa,抗弯强度从429.8MPa增加到672.4MPa,硬度(HRA)从55增加到83,而断裂韧度则从10.55MPa.m1/2下降到2.26MPa.m1/2;SiN/AlN-Al复合材料内的裂纹主要在"残留的粗大SiN颗粒"、"疏松区"和"粗大的MgSi相"3种区域萌生。

热处理温度对Si_3N_(4p)/Al复合材料组织和性能的影响

对压力浸渗制备的Si3N4p/Al复合材料在800~950℃下进行热处理,测试复合材料的相组成、弯曲强度、硬度和断裂韧度变化,观察复合材料断裂特征。结果表明,850℃是一个重要的热处理温度点,在此温度下-βSi3N4和Al开始发生显著的界面反应;对Si3N4p/Al复合材料进行850℃以上热处理可以提高复合材料的硬度、强度,但断裂韧度有所下降;950℃热处理的45vol%Si3N4p/Al复合材料弯曲强度达到498MPa,硬度达到373HBS5/750,断裂韧度为7MPa.m1/2,具有良好的强韧性配合;复合材料断裂以Si3N4陶瓷颗粒脆性解理和铝合金塑性撕裂两种形式为主,少有陶瓷颗粒/铝基体界面解离的情形。

Si_3N_4／Al复合材料制备及无压浸渗技术研究

用β-Si3N4纳米颗粒浆料浸渍多孔聚合物材料,通过加热烧蚀掉聚合物,制备出三维空间连续网络结构预制块体,再通过无压浸渗将铝液浸渗到预制体中,成功制备出陶瓷与金属相互贯穿的Si3N4/Al金属基复合材料。利用座滴定法测试了Al在Si3N4基片上的润湿角,探讨了其浸渗机理,分析了润湿角、浸渗力、浸渗温度和浸渗时间对Si3N4/Al金属基复合材料浸渗行为的影响。

Al和Si对MgO-Si_3N_4复合材料强度和显微结构的影响

以电熔镁砂、氮化硅与Al或Si为原料,制备 的试样经1400℃烧后制成了MgO-Si3N4复合材料, 研究了金属Al或Si对MgO-Si3N4复合材料强度的影 响。发现Al或Si的加入均可显著提高MgO-Si3N4复 合材料的常温耐压强度和高温抗折强度(1400℃)。 然后借助SEM和EDAX等手段研究了加入4%Al或 Si的MgO-Si3N4复合材料的显微结构,揭示了金属Al 和Si的增强作用机理:体系中的Al转化为晶须状的 氮氧化物,起纤维增韧作用;体系中的Si转化为粒状 或絮状的氮化硅,起颗粒增强作用。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的工艺与抗弹性能研究

利用铝镁合金无压渗入氮化硅多孔预制体的方法制得致密的富含有氮化铝相的陶瓷金属基复合材料,并分别就 热处理温度和浸渗温度对复合材料的显微组织、相组成和显微硬度的影响进行了观察和测定。试验发现浸渗温度越高或 热处理温度越高,则复合材料中AlN相含量越高;弹击试验显示该复合材料的局部效益系数比LC52提高一倍以上。

压力浸渗法制备Si_3N_(4p)/2024Al复合材料的时效和热膨胀行为(英文)

采用压力浸渗法制备Si3N4p/2024Al复合材料,并研究其时效和热膨胀行为。2024铝合金和Si3N4p/2024Al复合材料的峰时效时间及硬度均随着时效温度的升高而降低。激活能计算结果表明,在Si3N4p/2024Al复合材料中s′相析出比在2024铝合金中容易。Si3N4的加入,未改变析出相的析出顺序,但是加速了析出。在低于100℃时,Si3N4p/2024Al复合材料的热膨胀系数接近Kerner模型(即Schapery模型的上限)和Schapery模型的下限的平均值。由于低的内应力、弥散分布的Al2MgCu析出相对位错的强钉扎作用以及高密度缠绕的位错,时效处理后的Si3N4p/2024Al复合材料具有最好的尺寸稳定性。由于具有良好的力学性能和钢匹配的热膨胀数系以及优异的尺寸稳定性,Si3N4p/2024Al复合材料在惯性导航领域具有广阔的应用前景。

Si_3N_4p/Al复合材料动态压缩性能研究

采用无压浸渗的方法制备了陶瓷(Si3N4p)含量为34.4%、46.3%和51.4%的3种Si3N4p/Al复合材料,应用分离式霍普金森压杆装置测试了复合材料在不同应变率下的动态压缩性能,并与准静态压缩性能进行了比较。分析了应变速率和陶瓷含量对复合材料动态性能的影响规律,探讨了复合材料微观组织特征对复合材料动态性能的影响机制。研究结果表明,Si3N4p/Al复合材料的动态压缩强度高于准静态压缩强度;在动态压缩过程中,高应变率载荷导致复合材料铝合金基体中具有高位错累积速率和较高的温升,因而复合材料动态压缩响应表现为"应变率硬化"效应和"热软化"效应的耦合。复合材料的动态压缩强度随着陶瓷含量增加而增加;热软化效应则随陶瓷含量增加、铝合金变形能力下降而相应减弱。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al梯度复合材料

采用无压浸渗工艺方法制得Si3N4/Al梯度复合材料,通过观察宏观形貌、显微组织和测定硬度,研究工艺参数对无压浸渗过程的影响。结果表明,氮气保护、适当的浸渗温度和预制体合适的氧化程度均有利于铝合金液渗入Si3N4基体。

AlPO_4-Si_3N_4溶胶-凝胶涂层对氮化物复合材料表面改性的研究

采用溶胶-凝胶法,对精加工的氮化物复合材料进行AlPO4-Si3N4涂层处理后,表面非常致密,可防止基体因长期放置而吸潮。由于AlPO4-Si3N4溶胶-凝胶有效地弥合基体表面的微裂纹,且浸入到基体内部约34μm深,与基体形成交叉咬合,使材料整体性能增加。材料表面改性实验表明,Al-PO4-Si3N4溶胶-凝胶涂层处理后,材料密度增加,表面气孔率降低,强度由原来的60MPa增加为85MPa,断裂韧性由1.1MPam1/2增加为1.9MPam1/2。

MgO-Si3N4-Al(Si)复合材料高温强度和显微结构

研究了金属Al和Si对MgO/Si3N4复合材料高温强度的影响.得出Al和Si的加入可显著提高MgO/Si3N4复合材料的常温耐压强度和高温抗折强度.借助SEM和EDAX等手段研究了加入Al和Si后MgO/Si3N4复合材料的微观结构,揭示了金属Al和Si的增强作用机理:体系中的Al转化为纤维状的氮氧化物呈纤维增韧;体系中的Si转化为粒状或絮状的氮化硅,从而起粒子弥散增强作用.

Si_3N_4/AlN对Sialon/刚玉复合材料组织和性能的影响

以棕刚玉,Al,Si,Al2O3为原料,利用一步工艺合成了Sialon/刚玉复合材料·研究了Si3N4/AlN复合添加剂对复合材料组织、性能以及复合材料中N含量的影响·研究结果表明:材料中N含量随着Si3N4/AlN复合添加剂的增加而增加,材料的强度随着Si3N4/AlN复合添加剂的增加呈现出先升高后降低的变化趋势;当氮化温度超过1330℃,氮化时间超过8h后,添加Si3N4/AlN的材料中N含量基本上达到饱和值,添加Si3N4/AlN可以降低Sialon相的合成温度;1230～1280℃是一个重要的前期氮化温度,添加Si3N4/AlN的材料在该温度可完成整个氮化反应的94 2%,早期对Al,Si的充分氮化有利于Sialon相的生成和晶形完整发育·

Al_2TiO_5-Si_3N_4复合材料制备工艺研究

以Al2TiO5粉(自制)和α-Si3N4粉为原料,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料。研究了Si3N4加入量(质量分数,分别为0、5%、10%、15%、20%和25%)、烧成气氛(氮气气氛和空气气氛)、烧成温度(1450、1500、1550℃)、保温时间(2、3、4h)对Al2TiO5-Si3N4复合材料性能的影响。研究结果表明,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料较佳的工艺条件为:加入15%的α-Si3N4粉,在氮气气氛中于1550℃保温2h烧成。

制备方法对Al_2TiO_5-Si_3N_4复合材料性能的影响

采用"直接法"、"反应复合法一"、"反应复合法二"3种方法制备了Al2TiO5-Si3N4复合材料。研究了3种制备方法对材料的显气孔率、吸水率、体积密度、抗折强度、烧成线收缩率、抗热震次数、显微结构等性能的影响。研究结果表明,采用"反应复合法一"制备的Al2TiO5-Si3N4复合材料的综合性能最佳,其显气孔率为16.61%、吸水率为6.01%、体积密度为2.77g/c、抗折强度为45.34MPa、抗热震次数达到11次、结构最致密。

WC-Al_2O_3复合材料与Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金配副时的摩擦磨损行为

采用真空热压烧结技术制备了WC-15%Al_2O_3(质量分数)复合材料,分别以Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金为配副,在载荷40,80N下进行了干滑动摩擦磨损试验,研究了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:与Si_3N_4陶瓷配副时复合材料的摩擦因数较高且波动较大,与YG6硬质合金配副时摩擦因数较低且相对稳定;与Si_3N_4陶瓷配副时,复合材料的磨损率在较低载荷下高于与YG6硬质合金配副时的,在较高载荷下则低于与YG6硬质合金配副时的;在载荷40,80N下,复合材料的磨损机制均主要为疲劳磨损,伴随着微裂纹、脆性断裂和晶粒拔出等特征。