基于非均匀成核法制备ZrB_2/B_4C陶瓷复合材料

以ZrOCl2·8H2O和B4C为主要原料,采用非均匀成核法、原位生成和无压烧结技术制备出ZrB2/B4C陶瓷复合材料。重点探讨了烧结温度对ZrB2/B4C陶瓷复合材料组织结构和性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,ZrB2/B4C陶瓷复合材料的密度和硬度均为先升高后降低。材料的最佳烧结温度为2060℃,烧结时间为0.5h。在最佳烧结工艺条件下,ZrB2/B4C陶瓷复合材料的相对密度、硬度和断裂韧性分别为96%T.D,42.3GPa和4.7MPa·m1/2。

B_4C还原法制备ZrB_2及其高温导电性研究

简要对比了几种制备ZrB_2的碳/硼热还原法,其中B_4C还原法原料简单、成本低廉、产物杂质易除,更容易制备高纯ZrB_2。在B4C还原法的基础上研究了不同反应摩尔比和不同合成温度对产物ZrB_2纯度的影响。研究表明,当B_4C与ZrO_2反应摩尔比为0.77、合成温度为1700℃时,可获得几乎无ZrO_2和B_2O_3杂质的高纯ZrB_2。最后,研究了不同反应摩尔比对ZrB_2的高温电导率的影响,结果表明,随ZrB_2纯度的增高,其电导率总体呈增大的趋势。

ZrB_2-B_4C复相陶瓷的SPS烧结过程研究

采用碳化硼还原法,利用SPS烧结技术烧结制备了ZrB2-B4C复相陶瓷。采用热力学计算、示差扫描量热分析,结合不同温度下产物的物相分析,探讨了两个体系的SPS反应过程;对烧结过程中样品收缩数据进行分析,探讨了ZrB2-B4C体系的烧结机理。结果表明,原位制备ZrB2-B4C复相陶瓷过程中,反应温度与热力学理论计算的结果基本一致;在烧结初期收缩符合粘性流动传质方程,其烧结是表面熔融烧结机制。

(ZrB_2+ZrC)/Zr_3[Al(Si)]_4C_6复相陶瓷在1000～1300℃空气中的恒温氧化行为

对原位热压烧结制备的（ZrB2 ＋ZrC）/Zr3[Al （Si）]4C6复相陶瓷在1000～1300℃空气中的恒温氧化行为进行研究.结果表明：随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,复相陶瓷的氧化增量和氧化速率均逐渐增大,材料的氧化过程遵循抛物线规律.ZrB2＋ ZrC的引入降低了材料的抗氧化性能,复相陶瓷的氧化层表面主要由m-ZrO2、少量t-ZrO2和莫来石组成,疏松多孔,未能形成有效阻止氧扩散的致密氧化膜.在相同氧化温度和氧化时间下,（ZrB2＋ZrC）/Zr3[Al（Si）]4C6复相陶瓷的单位面积氧化增量、氧化速率以及氧化层厚度均大于单相Zr3[Al（Si）]4C6陶瓷。

ZrB_2/B_4C-BNNTs层状复合材料的制备及其性能研究

以二硼化锆(ZrB_2)为硬夹层,氮化硼纳米管(BNNTs)为基体B_4C层补强增韧剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂,采用非水基流延成型工艺制备ZrB_2流延膜。研究了PVB含量、DOP含量以及固相含量对ZrB_2流延浆料流变性能的影响。实验结果表明:当PVB和DOP的加入量分别为5 wt%和6 wt%时可获得固含量为50 wt%的均匀稳定ZrB_2流延浆料,采用流延成型制备出不同厚度的ZrB_2流延膜。与本实验室已制备的B4C-BNNTS流延膜进行叠层、热压烧结制备出ZrB_2/B_4C-BNNTs层状复合材料。实验结果表明,当基体层与硬夹层的层厚比为2∶1时,在2000℃、压力30 MPa下热压烧结得到的ZrB_2/B_4C-BNNTs层状复合材料的力学性能最佳,其维氏硬度和断裂韧性分别为39.6 GPa、7.69 MPa·m^(1/2)。

ZrB_2/B_4C陶瓷复合材料的计算机物相分析

通过X射线衍射分析,并结合使用Powder4和Material Studio中的Powder Index程序模块计算了原位烧结ZrB2／B4C陶瓷复合材料中ZrB2的晶体结构。确定了原位反应生成的发生了晶格畸变以后的ZrB2属P6／mmm空间群,然后通过多次里德瓦尔(Rietveld)精修得到的ZrB2晶格常数,最后得到原位生成的ZrB2晶体的原子位置。结果表明ZrB2原子占位为B:-0.33023 0.32535-0.48309 0.00000;Zr-1.00091 -0.00076 0.00035 0.00000,并且晶格常数中a值发生了-0.03％,b值发生了0.2％,c值发生了0.1％晶格畸变。

La_2O_3-B_4C系反应合成LaB_6粉末

系统研究了利用 Ｌａ２Ｏ３和 Ｂ４Ｃ粉制备 ＬａＢ６粉末的反应合成工艺 Ｌａ２Ｏ３－Ｂ４Ｃ系反应热力学分析表明反应产物的气体分压对 ＬａＢ６的形成有重要影响，减小气体分压可以明显降低 ＬａＢ６的合成温度，结合 ＤＴＡ 测定结果，确定了 ＬａＢ６粉末的合成温度．利用Ｘ射线衍射分析了不同温度和保温时间条件下所生成粉末的相组成，并分别用扫描电镜和化学分析方法分析了所生成 ＬａＢ６粉末的颗粒尺寸、形貌及纯度实验结果表明， Ｌａ２Ｏ３－Ｂ４Ｃ系制备 ＬａＢ６粉末的优化工艺是真空度 １３３ Ｐａ，１６７３ Ｋ保温２．５ ｈ，所合成的ＬａＢ６粉末颗粒比较规整，大多呈近似圆球形，平均直径３μｍ，纯度达９８．２％．

B_4C_2、B_2C_4簇的从头算研究

用量子化学从头计算方法研究了B4C2、B2C4簇各种可能的几何构型，计算了相应的振动光谱．B4C2的稳定构型除直线、平面构型外还有三维构型；而B2C4的稳定构型均为直线、平面构型．因此，B4C2与B6接近，B2C4与C6接近．B-C和C-C多重键及强共轭效应是B4C2和B2C4簇稳定的重要因素．

B_4C加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉、硅粉、球沥青、硅微粉、氧化铝微粉及高铝水泥为细粉,按大颗粒、中颗粒、细粉的质量比为55∶15∶30配料,分别外加0、0.2%、0.4%、0.6%的碳化硼细粉,加水和少量减水剂共混后,振动成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样。自然干燥24 h脱模后,再自然干燥24 h,在空气气氛中分别于800、1 000、1 200、1 550℃下热处理3 h。检测各温度热处理后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度以及抗氧化性,高温抗折强度是在空气气氛中于1 400℃0.5 h进行检测,并利用XRD分析部分试样经高温抗折试验后的物相组成。结果表明:由于B4C在较低温度下氧化产生少量液相,一方面促进了材料的烧结,增大了中温强度;另一方面在材料表面形成防氧化膜,阻碍了炭素材料的氧化,利于次生β-SiC的形成,因而增大了浇注料的高温抗折强度。在本试验条件下,B4C加入量为0.4%时,浇注料的力学性能最好。

丹酚酸A激活AKT/mTOR/4EBP1通路缓解脂多糖诱导的H9c2心肌细胞凋亡和氧化应激

目的探究丹酚酸A(Sal A)对脂多糖(LPS)诱导的氧化应激性损伤H9c2心肌细胞增殖、凋亡,以及蛋白激酶B(AKT)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/起始因子4E结合蛋白(4EBP1)通路相关蛋白表达的影响。方法用LPS诱导制备H9c2心肌细胞氧化应激性损伤模型,分别用含Sal A 5,10和20 mg·L^-1的DMEM培养基培养细胞24 h,加LPS 1 mg·L^-1继续孵育24 h。用5-乙炔基-2’脱氧尿嘧啶核苷(EdU)染色观察H9c2心肌细胞存活;采用流式细胞术检测H9c2心肌细胞凋亡和线粒体膜电位;用试剂盒检测细胞培养液中乳酸脱氢酶(LDH)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)含量;Western印迹法检测胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶9、存活蛋白、Bax/Bcl-2,AKT、磷酸化AKT(p-AKT)、mTOR、p-mTOR、4EBP1和p-4EBP1蛋白表达水平。结果与细胞对照组比较,模型组EdU红色标记的细胞减少(P<0.05);与模型组比较,Sal A 5,10和20 mg·L^-1处理组EdU红色标记的细胞增多(P<0.05)。Sal A能降低培养液中LDH活性及细胞内MDA和GSH含量,增加胞内SOD活性(P<0.05),减少心肌细胞的凋亡率(P<0.05),降低心肌细胞线粒体膜电位的下降速度(P<0.05)。Sal A 10和20 mg·L^-1处理后,活化胱天蛋白酶3、活化胱天蛋白酶9和Bax/Bcl-2蛋白水平显著下调(P<0.05),存活蛋白水平显著上调(P<0.05);与细胞对照组比较,模型组AKT/mTOR/4EBP1磷酸化水平均显著降低(P<0.05)。与模型组比较,Sal A 10和20 mg·L^-1组AKT和mTOR磷酸化水平均显著升高(P<0.05)。结论Sal A通过激活AKT/mTOR/4EBP1通路、减少心肌细胞凋亡并降低心肌细胞线粒体膜电位的下降速度,减缓了LPS诱导的H9c2心肌细胞凋亡和氧化应激,表明Sal A对LPS造成的氧化应激损伤心肌细胞具有保护作用。

共沉淀法原位合成无压烧结TiB_2/B_4C陶瓷复合材料

以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料,采用共沉淀、原位合成无压烧结技术制备了TiB2/B4C陶瓷复合材料。研究了原料配比、烧结温度对TiB2/B4C陶瓷复合材料的烧结性能、显微组织和力学性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等分析手段,分析了TiB2/B4C陶瓷复合材料的物相组成、显微组织和断裂特征。研究结果表明:当成分质量配比TiB2:B4C为40:60时,材料最大相对密度为98.5%T.D;在最佳成分配比下,随着烧结温度的升高,原位合成制备的TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度均为先升高后降低,材料的最佳烧结工艺为2050℃,1h。在最佳烧结工艺下,TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性达到最佳值分别为3.17g/cm3,31.5GPa,381MPa和5.1MPa·m1/2。

B_4C/Al_2O_3/TiC复合陶瓷的力学性能和微观结构

利用热压烧结工艺成功制备了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷。探讨了TiC含量对B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷力学性能和显微结构的影响,并研究了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的增韧机制。结果表明,在烧结过程中B4C与TiC发生原位反应,生成了TiB2。发生原位反应有效的降低了B4C/Al2O3复合陶瓷的致密化烧结温度;B4C/Al2O3复合陶瓷烧结温度为2150℃,B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的烧结温度为1900℃。而且,原位反应提高了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷相对密度和力学性能。裂纹偏转和裂纹钉扎是B4C/Al2O3/TiC复合材料主要增韧机制。

TiB_2含量对原位反应合成TiB_2/B_4C复合材料的组织结构和力学性能的影响(英文)

以B4C,TiO2和石墨粉为原料,采用原位反应热压烧结工艺(2050℃,35MPa,1h)制备了致密的TiB2含量为10%～40%(体积分数)的TiB2/B4C复合材料,并对复合材料的组织结构和力学性能进行了研究。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析结果表明:在B4C晶内及晶界处均匀分布着纳米或亚微米级的TiB2颗粒,随着TiB2含量的增加,弹性模量和断裂韧性明显增大,而弹性模量和抗弯强度却随之减小。40%(体积分数)TiB2/B4C复合材料具有高的断裂韧性,高达8.2MPam1/2,主要增韧机制由微裂纹增韧和裂纹偏转增韧。

B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

力学性能对B_4C/TiB_2基陶瓷喷嘴抗冲蚀特性的影响

采用压痕断裂力学研究了B4C/TiB2基陶瓷喷嘴(B4C/TiB2/Mo和B4C/TiB2/Al2O3)力学性能对抗冲蚀特性的影响,从力学的角度分析了采用SiC磨料和Al2O3磨料时,B4C/TiB2基陶瓷喷嘴抗冲蚀特性产生显著差异的原因。结果表明,B4C/TiB2基陶瓷喷嘴的体积冲蚀磨损率随lnH和lnKIC增加呈线性降低;ln(Hp/H)=1.1是B4C/TiB2基陶瓷喷嘴软硬颗粒磨损的分界线。当使用SiC作为磨料时冲蚀磨损较为严重,因为ln(Hp/H)>1.1,即SiC对于B4C/TiB2基陶瓷喷嘴的冲蚀磨损为硬颗粒磨损;而Al2O3磨料造成冲蚀磨损较轻,因为ln(Hp/H)<1.1,此时的磨损属于软颗粒磨损。

等离子加热反应合成TiB_2-B_4C-Fe_3(C,B)复合材料研究

以Ti、B4C和Fe粉为原料,采用等离子束加热反应合成TiB2-B4C-Fe3(C,B)复合材料,并研究复合材料的物相、组织结构和显微硬度。结果表明:反应生成物相主要有TiB2、B4C以及Fe3(C,B)。由于等离子束的快速加热、冷却以及散热具有方向性,板条状TiB2晶粒沿散热最快的方向生长,与白色的Fe3(C,B)相间分布,未反应的B4C被挤压在板条之间;等离子束电流影响单位时间内输入试样的热量,电流越大越有利于TiB2的长大,但降低复合材料硬度。

无压烧结Al_2O_3/B_4C复合材料的组织与性能

利用金相显微镜、SEM、抗折试验机和维氏硬度计研究了无压烧结Al2 O3 /B4C陶瓷复合材料的组织与性能 .结果表明 ,B4C可细化Al2 O3 材料的晶粒 ,提高材料的机械性能 ,当B4C的质量分数为1 0 %时 ,材料的抗折强度最高为 5 60MPa ,当B4C的质量分数为 2 1 5 %时 ,材料的维氏硬度最高可达2 2 1GPa.文中还对材料的氧化性能进行了研究 .

TiB_2含量和烧结温度对B_4C/Al_2O_3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响。结果表明,当TiB2含量低于8.7%时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能。当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低。在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa.m1/2和445.2 MPa。

原位反应生成TiB_2对B_4C/TiB_2复合陶瓷力学性能和结构的影响

研究了原位反应生成TiB2对B4C/TiB2复合陶瓷维氏硬度、断裂韧度、抗弯强度和微观结构的影响。结果表明,适量TiB2的生成可以抑制B4 C/TiB2复合陶瓷晶粒的长大,可使材料获得均匀致密的显微组织结构;而且原位反应的发生促使B4 C/TiB2复合陶瓷断裂机制由穿晶断裂为主转变为穿晶与沿晶结合的断裂机制。B4 C和TiB2晶粒尺寸都随着原位生成TiB2含量的增加而降低。B4C/TiB2复合陶瓷的抗弯强度随晶粒增大而降低,其断裂韧度随晶粒尺寸的变化关系较为复杂,这种变化关系主要与断裂韧度对裂纹扩展路径长度的依赖性有关,本文利用裂纹扩展阻力(R)曲线的斜率解释了这种变化。

高含量B_4C铝基复合材料在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为

通过电化学分析与测试,研究B4C体积分数分别为20%、30%、40%的B4C/Al基复合材料及其基体合金(6061铝合金)在不同浓度及不同温度的硫酸溶液中的腐蚀行为。由动态极化曲线和阻抗谱得到相应的电化学参数,并利用阻抗分析软件对该复合材料和基体合金腐蚀过程的等效电路进行模拟,分析腐蚀机理,通过Arrhenius方程计算腐蚀过程中B4C/Al基复合材料与6061铝合金的反应活化能,并分析两者的焓变与熵变,对腐蚀前后2种材料界面的微观结构进行观察。结果表明:B4C/Al基复合材料在硫酸溶液中的腐蚀速率随B4C颗粒含量增加而增大,基体铝合金在硫酸中的耐腐蚀性能高于B4C/Al基复合材料。B4C/Al基复合材料和基体铝合金在硫酸中的腐蚀速率都随硫酸溶液浓度增加而增大;当溶液温度升高时,二者的腐蚀速率都快速增加。B4C/Al基复合材料和Al基体合金在硫酸溶液中的腐蚀都表现为明显的点蚀。铝基体材料在硫酸溶液中的反应活化能大于B4C/Al基复合材料,计算所得活化焓与活化熵的值均表明复合材料的腐蚀反应比基体合金更容易进行,因而遭受腐蚀更严重。