固体废弃物铝灰和粉煤灰原位合成Spinel-Sialon复相材料的研究

本文利用铝灰和粉煤灰为原料,经原位铝热还原氮化法合成了Spinel-Sialon复相材料。通过XRD、SEM、EDS等分析手段,研究了合成温度和还原剂铝的添加量对合成产物物相及微观形貌的影响。结果表明:合成Spinel-Sialon的优化工艺参数为铝的添加量为过量100%、合成温度为1550℃,保温时间3 h,合成得到发育良好的柱状β-Sialon及八面体形的镁铝尖晶石。合成温度、还原剂铝的添加量均是影响氮化产物的重要因素。随着温度的升高或还原剂铝的添加量增多,Al2O3越来越少,β-Sialon和镁铝尖晶石均增多,且β-Sialon的Z值增大,MgAl2O4转变成富铝尖晶石。

SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备工艺原理与单一陶瓷相改性C/C复合材料的工艺原理基本相同,但SiC-ZrC复相陶瓷具有耐高温、温域宽(1600~2500℃)、抗氧化、工艺适应性好等优点,在测试和应用中表现出优异的力学性能和抗烧蚀性能,能够有效填补目前高温段热防护材料的空缺,因此已经成为C/C复合材料基体掺杂改性的重要选择,在航天飞行器防热领域极具应用潜力。本文针对C/C-SiC-ZrC复合材料的发展潜力和应用空间,从制备工艺、结构特征以及性能特点三个方面综述了C/C-SiC-ZrC复合材料当前的研究进展,分析了制备工艺对复合材料微结构和性能的影响规律,提出了基于工程应用C/C-SiC-ZrC防热材料的发展建议。

添加AMC复相材料的刚玉质浇注料的性能改善及应用效果

在刚玉质浇注料中添加AMC复相材料,利用AMC复相材料的CA6和MA抗渣性好、热震稳定性好的特点来改善刚玉质浇注料的使用性能,同时AMC复相材料作为资源再利用的新产品,在价格方面具有明显的优势,它能够降低耐材的生产成本。试验表明,在刚玉质浇注料中加入30%的AMC复相材料取得了较为理想的实验数据,其应用在钢包座砖上取得了良好的效果,既降低了生产成本,又有效地提高了钢包座砖的使用寿命。

基于蓝晶石尾矿制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料研究

为高效资源化利用蓝晶石尾矿,以蓝晶石尾矿为原料,加黄糊精和水,压制成?50 mm×50 mm的生坯,经1 400、1 500、1 600、1 650℃保温3 h热处理制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料试样,借助XRD和SEM研究其抗碱侵蚀行为。结果发现:经1 400、1 500℃热处理后试样中高硅氧玻璃相含量低,气孔以开口气孔为主,抗碱侵蚀性较差;而1 600、1 650℃热处理后试样中形成较多的高硅氧玻璃相,气孔主要以闭口气孔为主,侵蚀仅发生在表面区域,抗碱侵蚀性与莫来石化后红柱石的相当,抗碱侵蚀性优异。

复相增强增韧碳化硼陶瓷的研究

碳化硼是一种非常坚硬的材料,硬度可达到5000MPa(即50GPa),在1000℃可以抵抗空气的腐蚀,具有较高的抗酸性和抗碱性,可以用作磨料、切削刀具、耐磨零件喷嘴、轴承、车轴等,利用它导热性好,热膨胀系数低、能吸收热中子的特性,可以制造高温热交换器,核反应堆的控制剂。利用它耐酸碱性好的特性,可以制作化学器皿,熔融金属坩埚等。通过B4C和TiC的化学反应、Si和C的化学反应,在碳化硼基体内原位反应生成TiB2和SiC晶相,生成的TiB2晶粒粒径:0.5~1μm,SiC晶粒粒径: 3μm以下,且两种晶相均匀分布在碳化硼基体中。当加入20wt%TiC粉末和 14wt%Si粉末时,复相碳化硼陶瓷的断裂韧性KIC值达到 6.08 MPa.M1/2,维氏硬度HV值达到32.5Gpa,分别比纯碳化硼性能提高19.8%、10.9%;当加入26wt%TiC粉末和18wt%Si粉末时,则复相碳化硼陶瓷断裂韧性KIC值达到6.48 MPa.M1/2和维氏硬度HV值达到 32.63 Gpa,分别比纯碳化硼性能提高33%、11.4%。在复相陶瓷中B4C、TiB2和SiC这3种晶相热膨胀系数的不匹配产生残余应力,从而产生应力偏转和微裂纹增韧,同时裂纹沿着B4C、TiB2和SiC的晶界扩展,避免出现穿晶出现,是陶瓷增韧增强的主要机理,同时产生的游离碳和游离硅反应生成SiC晶相,能进一步延长裂纹在晶界处扩展速率。

不同品位菱镁矿合成镁锆复相材料性能的研究

为了实现真空循环脱气(RH)精炼炉用耐火材料无铬化,以海城一级菱镁矿、海城二级菱镁矿、岫岩二级菱镁矿(Mg CO_(3))三种不同品位菱镁矿和脱硅锆(ZrO_(2))为原料,制备镁锆质复相材料试样。检测了试样的体积密度、显气孔率、热震稳定性和物相组成,分析了试样的显微结构。研究了不同烧结温度对镁锆质复相材料的烧结性能和热震稳定性的影响。结果表明:随着温度的升高,试样的体积密度升高,显气孔率下降,线收缩率升高,岫岩二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃烧后制备的镁锆复相材料体积密度最高为3.26 g/cm^(3),海城二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃烧后制备的镁锆复相材料显气孔率最小为5.69%。三种不同品位的菱镁矿和ZrO_(2)均形成c-ZrO_(2)固溶体(Zr_(0.875)Mg_(0.125)O_(1.875)),菱镁矿中SiO_(2)、CaO杂质与MgO化合形成低熔点物相,提高了试样致密度,促进烧结;岫岩二级菱镁矿与脱硅锆制备的镁锆复相材料在1700℃下形成CaZrO_(3)和c-ZrO_(2)(Zr_(0.8)Ca_(0.2)O_(1.8));在冷却过程中,CaZrO_(3)和c-ZrO_(2)与方镁石的热膨胀系数失配产生微裂纹增韧效应以及ZrO_(2)相变增韧效应,使岫岩二级菱镁矿与脱硅锆在1700℃下制备的镁锆复相材料试样热震稳定性最佳。

碳化硅-莫来石-氧化锆复相材料的制备

采用埋碳烧结工艺,以纳米η-Al_(2)O_(3)粉为合成莫来石结合相的铝源,硅灰为硅源,制备出了性能优良的莫来石结合碳化硅-氧化锆复相材料。研究了烧成温度对复相材料的物理性能、物相组成和微观结构的影响,分析了原料的综合热。结果表明:SiC氧化生成的SiO_(2)活性高,优先在996.5℃下与过渡相η-Al_(2)O_(3)发生固相反应形成莫来石;试样在1600℃时综合性能最佳,体积密度达到2.82g/cm^(3),显气孔率为3.2%,常温抗折强度达到143.2MPa,氧化增重仅为0.65%;ZrO_(2)煅烧后失稳由c-ZrO_(2)转变为m-ZrO_(2),并均匀分布于试样中;莫来石晶体发育良好,与碳化硅间结合紧密。

β-赛隆(Sialon)/刚玉复相耐火材料研究

采用氮化反应烧结工艺制备β－Ｓｉａｌｏｎ／刚玉复相耐火材料．结果表明，在低于１４５０～１６００℃下的流动氮气气氛中直接氨化反应一定比例的ＡＩ、Ｓｉ、Ａｌ_２Ｏ_３微粉，以及刚玉细粉和颗粒，可以制备不同Ｚ值的β－赛隆（Ｓｉ_（６－ｚ）Ａｌ_ｚＯ_ｚＮ_（８－ｚ））／刚玉复相材料．但是，最终产物中的β－赛隆相的Ｚ值与设计值存在偏差，这可能与反应过程有关。不同Ｚ值的β－赛隆／刚玉复相材料均显示良好的抗渣铁侵蚀性．同时抗碱试验表明；当预设计Ｚ值为１．５～２．５时具有良好的抗碱性能，而当预设计Ｚ值等于４时，抗碱性下降，这可能与复相材料中Ｓｉａｌｏｎ含量及其Ｚ值有关．

复相材料中第二相的空间分布状况的描述方法综述

对复相材料二维截面中第二相的空间分布状况的多级判别的模式识别方法作了较全面的综述，并对第二相的三维空间分布状况的一些体视学观测研究方法，尤其是近年来发展的新方法作了较为系统的介绍．指出在实际材料微结构设计和性能预测的过程中，应针对所研究的具体的材料特点、具体的机械性能类型以及材料性能力学计算工作的需求来确定恰当的描述尺度，选择合适的描述方法，以确定夹杂物或第二相的空间分布对材料机械性能的定量影响，尤其应注意发挥体视学在其中的重要作用．

AlN-C(石墨)复相材料微波衰减性能的研究

采用热压烧结工艺,通过合理的烧结温度及保温时间的控制,制备了性能优异的AlN-C复相微波衰减材料。通过网络分析仪、SEM等测试手段,研究了衰减剂C含量对AlN-C复相材料微波衰减性能的影响,结果表明,当衰减剂C含量极小时(w≤1.0 %),AlN-C复相材料不具备衰减电磁波的特性;当衰减剂C含量为3.0 %～5.0 %时,AlN-C复相材料呈现良好的宽频衰减特性;当衰减剂C含量大于7.0 %时,AlN-C复相材料呈现明显的选频衰减特性,且随着C含量的增加,材料的衰减量增大,有效衰减带宽减小,中心谐振频率f0有向高频漂移的趋势。对AlN-C复相材料的频谱特性进行了初步的分析。探讨了AlN-C复相材料的微波衰减机理,电导损耗、界面极化损耗是其主要的微波衰减机理。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结

热力学计算表明:在Al2O3SiO2ZnO三元体系中,硅酸锌(Zn2SiO4)和锌铝尖晶石(ZnAl2O4)生成Gibbs自由能在温度为1326.85℃以下是负值,莫来石(3Al2O3·2SiO2)的Gibbs生成自由能在温度为426.85℃以上是负值。系统中Al2O3富存的条件下,Al2O3可与Zn2SiO4反应生成锌铝尖晶石。以ZnO,SiO2,Al(OH)3为原料,通过固相反应合成刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料。研究烧结温度和气氛对刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结性能的影响。用X射线衍射分析复相材料中的物相成分。用扫描电子显微镜观察复相材料的显微结构。结果发现:Al2O3SiO2ZnO三元体系在所选择的配料点,1300℃及1600℃时均能生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石3种物相,不会出现低熔点的硅酸盐相,这明显区别于Al2O3MgOSiO2三元体系,该体系在1500℃左右会出现低熔点相。试样在900℃烧成后出现锌铝尖晶石相。随着温度升高,试样的致密化过程加快,部分抵消了1300℃左右莫来石形成所产生的体积膨胀。当烧结温度高于1300℃时,试样的致密化过程大大加快。还原性气氛不利于刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结。

耐冲蚀磨损的陶瓷材料复相设计与评估

选择几类不同系列的先进陶瓷材料,分析了其磨损规律与材料力学参数及其显微结构的内在关系,实验结果表明,具有硬度较高的碳化物材料的抗低角度损能力最强,而引入能量耗散机制的复相陶瓷的抗高角冲蚀磨损性能增加,提出了不同冲蚀角度工况下耐磨陶瓷的复相设计要点。

Sialon/SiC复相材料的高温氧化行为

研究了以粘土直接合成Sialon/SiC复相材料的氧化行为 ,以及Sialon相含量、氧化温度和氧化时间对氧化过程的影响· 结果表明 ,Sialon/SiC复相材料的氧化速度与温度成正比、与时间的平方根成正比·Sialon相的抗氧化性优于SiC相· 这种材料的氧化反应是一种钝化反应 ,具有较好的抗氧化性 ,Sialon相含量的增加能提高材料的抗氧化性·

MoSi_2基复相材料的研究进展

通过对MoSi2 复相材料近年来研究进展的总结 ,阐述了合金化和复合化对MoSi2 基复相材料性能的改善 .着重叙述了MoSi2 SiC系复相材料的制备方法 ,以及增强相的含量对力学性能的影响 .研究结果表明 ,通过基体的改性和复合化 ,使复相材料的强韧性得到很大程度的提高 ,而不同的制备工艺所得到材料的性能有成倍的差异 .因此 ,协同优化增强剂种类、数量和多种制备工艺的有机结合 ,是制备高性能复相材料的关键 .同时 ,介绍了几种有发展前景的复相材料 ,并提出了MoSi2基复相材料的研究发展趋势 .

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。

β-sialon-Al_2O_3-SiC系复相材料的高温强度和显微结构

研究了βsialonAl2O3SiC系列复相材料在室温至1400℃的抗折强度随温度的变化规律和显微结构。各试样的强度随温度增加而上升,并在1200℃时出现最大峰值,增强机制理解为残余应力松弛和试样表面氧化膜共同作用使其抗折强度增加。温度大于1200℃时,强度开始下降。显微结构研究显示:各温度下富SiC试样断口致密;βsialon与SiC有很好的结合强度;刚玉和碳化硅颗粒以穿晶断裂为主。富Al2O3试样中的刚玉颗粒在高温下较大的热膨胀弥合了与基质之间在中低温下存在的微裂纹间隙,有利于增加强度,其断裂形貌从低温时沿晶断裂转变到高温的穿晶断裂为主。各试样在1400℃时,仍然维持有46MPa至57MPa的高强度。

Sialon结合SiC复相材料的高温氧化行为

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压汞仪和热重分析仪等方法,在1100～1500℃范围内研究了Sialon结合SiC复相材料的高温抗氧化行为。结果表明:(1)随氧化温度升高,由于氧化致密层的形成,试样氧化增重速率降低,在1500℃氧化试样由于气泡破裂严重,氧化面积增大使氧化增重率有所提高;(2)随氧化温度升高出现氧化钝化现象,使得Sialon结合SiC复相材料表现出很好的高温抗氧化性能;(3)高温氧化使得Sialon结合SiC复相材料常温抗压强度比氧化前提高;随氧化温度升高,氧化膜表面形成较多气泡和开口空洞,使耐压强度呈下降趋势。

钨对AlN基复相材料微波衰减性能影响的研究

以AlN和W为原料,Y2O3为烧结助剂,在1850℃的N2气氛下热压烧结制备AlN-W复相衰减材料。运用XRD,SEM,网络分析仪等测试手段,研究了W含量、制备工艺对材料的显微结构、相组成、烧结性能及微波衰减性能的影响。结果表明,AlN-W复相衰减材料的衰减量随W含量的增加而增加,当W含量低于40%时呈现选频衰减特性,而当W含量继续增加到50%时呈现良好的宽频衰减,且衰减量最高达到-1.9 dB。探讨了AlN-W复相衰减材料的主要衰减机制。

硅灰粉尘添加量对莫来石-堇青石复相材料晶相结构与性能影响

采用XRD和SEM法确定莫来石-堇青石复相材料的晶相结构及其含量。探讨不同含量硅灰粉尘对复相材料的晶相结构与性能的影响。实验结果表明:复相材料中存在α-堇青石、β-堇青石、μ-堇青石和莫来石四种晶相。堇青石含量随着硅灰粉尘结合剂含量的增加而增加。莫来石含量随着结剂含量的增加而减少。根据结构上的分析结果,确定2#为最隹的配方,其堇青石和莫来石含量分别为66.0%和33.7%,抗折强度为27.69Mpa,1次和10次热震抗折强度保持率分别为63.36%和33.7%,体积密度为2.69 g/cm3.

碳/碳复合材料表面MoSi_2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析，考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在１６５０℃以下温度的等温氧化性能，以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响，阐明了涂层的抗氧化过程及机理，并进一步提出了合理的涂层结构．结果表明。