旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷用金刚石磨具磨损行为研究

热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷材料常应用于航天飞行器中关键耐高温零部件,但由于高硬度和低断裂韧性,其加工效率和加工表面质量难以满足制造需求。为了提高热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷旋转超声磨削加工质量,减小由于金刚石磨具磨损带来的加工误差,开展了磨具磨损行为研究。基于热压烧结Si_(3)N_(4)陶瓷旋转超声磨削加工实验,分析了金刚石磨具磨损形式;基于回归分析建立了金刚石磨具磨损量数学模型,揭示了加工参数及磨具参数与金刚石磨具磨损量间映射关系;并研究了磨损形式与磨具磨损量及加工表面粗糙度影响规律。结果表明:磨粒磨耗是旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷用金刚石磨具最主要磨损形式,比例超过50%;主轴转速和磨粒粒度对磨具磨损量影响最为显著;且磨损量较小时,加工表面粗糙度值反而增加。以上研究可为提高旋转超声磨削Si_(3)N_(4)陶瓷加工精度和加工质量提供指导。

CVI制备Si_3N_(4p)／Si_3N_4透波材料表征与性能

以SiCl4-NH3-H2为反应体系,采用化学气相渗透(CVI)法制备Si3N4p／Si3N4透波材料．XRF测试表明试样主要含Si、N、O三种元素．XRD测试表明复合材料主要成分为α-Si3N4和非晶沉积物和非晶SiO2,并有微量的β-Si2N4和晶体Si,高温热处理可使非晶沉积物转变为α-Si3N4和β-Si3N4．SEM照片显示颗粒团间结合不够致密,残留气孔偏大．试样的弯曲强度最高为94MPa,介电常数为4．1-4．8．

连接压力在Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷中的作用机制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3N4 陶瓷时压力对接头形成的作用机制。结果表明 ,TLP来不及与陶瓷发生充分反应并形成高强度结合界面就已完全凝固 ,为形成高强度的结合界面 ,必须进一步发生固态扩散反应。只有当连接过程中施加足够的压力 ,才能保证TLP在其存在期间充分铺展陶瓷 ,并在TLP完全凝固后形成大量扩散通道 ,为固态扩散反应提供必要条件。

Si-C-N_(np)/Si_3N_4复合材料的室温和高温显微结构与力学性能

以 Si- C- N纳米微粉为增强相 ,Si3N4 为基相 ,采用热压的方法制备了 Si Cp/ Si3N4 纳米复相陶瓷。应用扫描电镜 (SEM)、高分辨透射电镜 (HRTEM)对其结构进行了观察 ,并讨论了结构与性能之间的关系。结果表明 ,所得的 Si Cp/ Si3N4 复相陶瓷的室温力学性能比氮化硅单相陶瓷有较大的提高 ,而 135 0℃断裂韧性达 14 .6 6 MPa· m1 / 2 。Si C微晶在晶粒内和在晶界玻璃相内的钉扎作用是材料高温性能提高的主要因素。

INVESTIGATION OF MULTIPHASE-REINFORCED Si_3N_4 COMPOSITE MATERIAL

By means of whisker reinforce and paricle dispersion, the routes of property improvement on Si3N4 ceramic material have been studied. The medhaniacl properties of Siw/Si3N4 and Siw/Si3N4TiC material was compared, which proved that multiphase reinforce had overlap effect. Microstructure of the rnaterial was investigated by means of SEM and the mechanisms of SiC. and TiCP reinforces had been disussed.

Ni-P/Si_3N_4复合镀层在醋酸溶液中腐蚀行为的研究

通过阳极极化曲线、交流阻抗谱和腐蚀失重实验研究了化学镀N i-P/S i3N4复合镀层在20%醋酸溶液中的腐蚀行为,并用SEM观察腐蚀前后镀层的形貌。实验结果表明:镀态N i-P/S i3N4复合镀层的耐蚀性能略高于N i-P合金;镀层中P质量分数升高,镀层的耐蚀性能增强;400℃热处理后复合镀层耐蚀性能明显降低。交流阻抗谱显示,N i-P/S i3N4镀层在醋酸溶液中的电极过程是受电荷转移和扩散步骤混合控制的。

Si_3N_4晶须结合剂合成PCBN微观组织结构的研究

本文以Si3N4晶须为结合剂,高温高压下合成了聚晶立方氮化硼,烧结压力为5～7GPa,温度为1400～1500℃,选用了石墨管+NaCl管+钼杯组装方式。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等仪器设备研究了产品PCBN的组织结构。金相显微镜结果表明,PCBN的表面组织比较均匀。扫描电镜结果表明,PCBN的烧结情况良好,结合剂对CBN高温润湿情况良好。X射线衍射结果表明,有新的物相生成。

Pd-Ni基高温钎料对Si_3N_4陶瓷的润湿与界面连接

采用座滴法研究了三种钎料Pd-Ni、PdNi-（5-14）Cr（wt％，下同）和PdNi-（15-26）Cr在Si3N4陶瓷上的润湿情况。结果表明，在1250℃／30min的真空加热条件下，随着Cr元素的加入钎料润湿性逐渐改善。Pd-Ni钎料中未加入Cr的情况下，反应层中主要是Pd参与反应，生成相应的Pd-Si等相，Ni也参与反应生成Ni-Si等相；当钎料中加入活性元素Cr以后，反应层中主要为Cr参与反应，同时生成相应的Cr-N和Cr-Si等相，另外反应层中也有一部分Ni参与反应。在PdNi-（5-14）Cr/Si3N4的界面反应层中出现了薄的黑色Cr-N层，对于Cr含量更高的PdNi-（15-26）Cr钎料，在靠近Si3N4的界面即形成Cr-N反应层。

非晶纳米Si_3N_4对POM的增强与增韧研究

本文报导了非晶纳米Si3N4对聚甲醛的改性，使聚甲醛的冲击强度和拉伸强度分别提高了160％和25％；给出了强度与填充量的对应关系并分析了增强与增韧的机理．

Si_3N_(4(p))/SiC_((w))协同复合MoSi_2材料的强韧化及机理研究

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机研究MoSi2-Si3N4(p)/SiC(w)复合材料的结构、形貌、硬度、断裂韧性,并对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的机理进行了探讨。结果表明,SiC晶须和Si3N4颗粒对MoSi2具有协同强韧化作用,MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)(体积分数,下同)复合材料的抗弯强度达427MPa,室温断裂韧性达到10.4MPa·m1/2,均高于单一强韧化剂的强韧化效果。MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)复合材料的强化机理为细晶强化和弥散强化;韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转与分支和微桥接韧化。

Pd-Ni-(Cr，V)基高温钎料对Si_3N_4陶瓷的润湿及界面反应

采用座滴法研究了4种钎料Pd60-Ni40.PdNi-(3-6)V,PdNi-(7-15)V和PdNi-(16-24)Cr-(6-15)V(质量分数,%)在Si_3N_4陶瓷上的润湿性.结果表明,在1250℃/30 min的真空加热条件下,4种钎料均在Si_3N_4母材上润湿铺展,PdNi-(16—24)Cr-(6—15)V钎料不但润湿角小,而且形成了无缺陷的润湿界面.该钎料与Si_3N_4形成的扩散反应层中.Cr和V优先与从母材扩散出的N反应生成相应的Cr-N和V-N相;只有少量的Si参与反应生成相应的Cr—Si和V-Si相;钎料基体区中主要是溶有少量Si的Pd-Ni固溶体以及Pd-Si和Ni—Si相.Cr相对于V更容易向界面扩散.

纳米SiC或Si_3N_4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料摩擦磨损性能研究

采用注塑成型法制备纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6尼龙复合材料。采用MM-200型摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察了纳米颗粒含量及载荷对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:纳米Si3N4与玻璃纤维混杂能使复合材料耐磨损性提高,以3%Si3N4与玻璃纤维混杂填充耐磨性最佳;而纳米SiC与玻璃纤维混杂会导致复合材料的磨损量增大,纳米SiC或Si3N4与玻璃纤维混杂填充PA6复合材料的摩擦系数都低于尼龙材料。

Si_3N_(4(p))/SiC_((w))强韧化MoSi_2基复合材料的显微组织与力学性能

采用热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机等研究了复合材料的显微组织、硬度、断裂韧度和抗弯强度,并对其强韧化机理进行了初步探讨。结果表明,复合材料结构致密,强化相与MoSi2之间没有新相生成,力学性能较纯MoSi2得到大幅度提高,其中MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)复合材料具有最好的抗弯强度和断裂韧度,分别为427MPa和10.4MPa.m1/2。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化。

HIP—Si3N4陶瓷／45^#钢副干摩擦和水润滑下摩擦学性能

利用MPX2000型盘销式摩擦磨损试验机考察了HIPSi3N4陶瓷/45#钢副在干摩擦和水润滑下的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察了试件表面的磨损状态;采用X射线电子能谱仪分析了摩擦表面的化学成分。结果表明:干摩擦条件下,HIPSi3N4陶瓷的磨损速率比45#钢小,45#钢发生粘着磨损,HIPSi3N4陶瓷发生了脆性断裂和脱落;水润滑条件下,摩擦表面产生了Si(OH)4反应膜,降低了磨损,主要是化学腐蚀磨损。

纳米Si_3N_4与玻璃纤维混杂增强PA6复合材料的摩擦学性能研究

以纳米Si3N4和玻璃纤维(GF)混杂增强尼龙6(PA6)复合材料,对PA6复合材料的摩擦学性能进行了实验研究。结果表明,纳米Si3N4和GF混杂可以显著改善PA6复合材料的摩擦学性能,以质量分数3%Si3N4和20%GF混杂填料的耐磨减摩性最好。扫描电子显微镜观察发现,纯PA6的磨损机理以粘着和犁削为主。在PA6/GF复合材料中纳米Si3N4含量较低时,复合材料的磨损机理主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合材料中纳米Si3N4含量较高时,复合材料的磨损机理主要表现为不同程度的粘着磨损和磨粒磨损。

表面处理纳米Si_3N_4/PTFE复合材料的力学与摩擦学性能

用热压成型法制备了纳米Si3N4填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了纳米Si3N4质量分数、表面处理对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察,分析了复合材料增强机制。结果表明:未处理纳米Si3N4能提高复合材料的硬度和耐磨性,但拉伸强度和冲击强度有所降低;表面处理纳米Si3N4后,PTFE复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能有所提高。拉伸断口的微观分析表明,表面处理Si3N4在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面结合较好。

Si_3N_(4p)-SiC_w/MoSi_2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨。结果表明:复合材料中的SiC晶须和Si3N4颗粒的加入可大幅提高其抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度;弥散强化和细晶强化是复合材料强度提高的主要机制,抗弯强度达到427 MPa;通过晶粒细化、裂纹偏转和分叉等机制的综合作用使复合材料增韧,室温断裂韧度达到10.4 MPa.m1/2。

改性纳米Si_3N_4的制备及在PU合成革中的应用

采用自制的丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-乙烯基三乙氧基硅氧烷(BA-MMA-VTES)大分子表面改性剂对纳米氮化硅(Si3N4)陶瓷粉体进行表面包覆改性,将改性后的纳米Si3N4粉体加入到耐水解聚氨酯(PU)树脂中成革,并进行傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜等分析及力学性能测试。结果表明,BA-MMA-VTES与纳米Si3N4发生化学健合;BA-MMA-VTES质量分数为5%时,纳米Si3N4粒径最小,改性后的纳米Si3N4有良好的分散性能。添加改性纳米Si3N4粉体的PU合成革的力学性能明显提高。

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。

纳米Si_3N_4及其与石墨、MoS_2混合填充PTFE摩擦磨损性能研究

用M-2000型摩擦磨损试验机对纳米Si3N4及其与石墨、MoS2混合填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度仪对其进行了测量,用扫描电子显微镜对磨损表面进行了观察.结果表明:纳米Si3N4的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米Si3N4与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性能提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好.纳米Si3N4能阻止PTFE复合材料中磨损微裂纹的产生,在纳米Si3N4的富聚区,磨损微裂纹较少,在纳米Si3N4的贫聚区,磨损的微裂纹较多.纳米Si3N4填充PTFE复合材料的摩擦系数比纯PTFE大,且随着载荷增加有所减小,石墨的加入可降低PTFE的摩擦系数.