超高压烧结制备cBN/Sialon复合材料及烧结过程中的失效分析

在使用六面顶压机合成cBN/Sialon复合材料的实验过程中,当石墨杯内径为18.8mm时,烧结过程一切正常。当石墨杯内径扩展为22.0mm后,电流突降、电阻突升的情况开始出现。阐述了电阻突升可能造成的危害,从加热系统的各部分结构与组装方式入手,分析了电阻突升的原因,结果表明,烧结过程中发生较大体积收缩的Si3N4导致了加热电流回路的崩溃。改进组装方式后顺利合成了具有良好机械性能的cBN/Sialon复合材料,随着保温时间的增加,Sialon的Z值增加,发育良好的棒状β-Sialon晶体均匀分布于烧结体中。

不同烧结气氛下SiAlON/cBN陶瓷复合材料的性能研究

以Si3N4、Al N、Al2O3和c BN为原材料,采用放电等离子烧结,在氮气、氩气和真空三种不同烧结气氛下制备Si Al ON/c BN陶瓷复合材料.通过XRD、SEM及力学性能评估等手段研究了材料的物相组成、显微组织、体积密度、硬度以及断裂韧性等性能.结果表明:真空气氛下制备的Si Al ON/c BN陶瓷复合材料显微组织相对致密,具有较高的体积密度、硬度和断裂韧性.

Sialon结合SiC复合材料的制备与性能

利用天然高岭土，通过碳热还原氮化法合成β-Sialon（Si_3Al_3O_3N_5）粉体，并制备出Sialon结合SiC复合材料，同时测定该材料的机械性能和热力学性能，Sialon结合SiC复合材料可在1550～1640℃烧结，烧结体的体积密度可达2．26g／cm3，三点抗弯强度42．0MPa，1200℃恒温20min后，经15℃冷水淬冷10次仍保持原有强度，1350℃空气流中灼烧失重率低于0．035％／cm2．

Ca－α－Sialon／SiC纳米相复合材料

本文通过反应热压压制备了Ｃａ－α－Ｓｉａｌｏｎ／ＳｉＣ纳米相复合材料．显微结构研究表明，α－Ｓｉａｌｏｎ（α’）晶粒细小，成等轴状；ＳｉＣ颗粒直径在５０～１５０ｎｍｎ左右，颗粒较大的分布于α’三晶粒的交叉处，颗粒较小的可以被包裹在α－Ｓｉａｌｏｎ的晶粒内部．纳米相ＳｉＣ的加入对裂纹扩展具有较大的阻碍作用，从而强化晶界，使材料的强度和硬度都有明显提高．

原位合成(O′+β)-Sialon/莫来石复合材料

以粉煤灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法原位合成了(O′+β)-Sialon/莫来石复合材料.通过XRD和SEM研究了配炭量对合成材料相组成和显微结构的影响,并分析了材料的生成过程.研究结果表明,增加配炭量有利于O′-Sialon和β-Sialon的生成;将粉煤灰与炭黑质量比为100/42和100/56的试样加热至1 350℃并保温6 h可以合成(O′+β)-Sialon/莫来石复合材料,且合成材料中O′-Sialon和β-Sialon多以粒状形式存在,平均粒径约为1μm;(O′+β)-Sialon/莫来石复合材料的生成过程包括O′-Sialon和β-Sialon的生成及O′-Sialon向β-Sialon的转化过程.

TiN/O'-Sialon原位复合材料的抗氧化性能

通过对不同条件下原位复合制备的各种TIN／O′Sialon材料在空气中的氧化行为研究，考查了氧化温度、气孔率和TiW含量对材料抗氧化性能的影响。结果表明：当氧化温度升高到一定值时，通常材料表层会形成致密的“保护膜”，阻碍材料的进一步氧化；材料的气孔率和TIN含量越低，越易形成“保护膜”，反之，越不易形成“保护膜”。当材料的气孔率为30％以上，TiO2添加量为30wt％以上时，即使在更高的氧化温度下也不能形成“保护膜”。

直接合成工艺下添加剂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、采用一步工艺合成了Sialon/刚玉复合材料。研究了一步合成工艺条件下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。结果表明,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 24%,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。

Sialon相的Z值对Sialon/刚玉复合材料组织和性能的影响

研究了一步工艺合成Sialon/刚玉复合材料中Sialon相Z值的控制,以及SialonZ值对Sialon/刚玉复合材料的机械强度、抗热震性、抗化学侵蚀性、抗氧化性和显微组织的影响规律·结果表明:Sialon/刚玉复合材料随着材料中Sialon相Z值的升高,材料的强度降低,热震稳定性下降,抗氧化性提高,抗化学侵蚀性得到显著改善,Sialon柱状晶体尺寸增大;Sialon相Z值选择在3时该材料能够获得优良的抗氧化性和抗侵蚀性并均衡得到适宜的强度和热震稳定性·

Sialon陶瓷复合材料的制备、性能及其应用

sialon陶瓷复合材料是一种比单相sialon性能更优良的高技术新材料。本文较全面地介绍了它的制备方法，特别是对近年发展起来的制备新技术和目前已制备出的sialon复合材料的性能以及应用，作了详尽的阐述。

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。

O’-Sialon-ZrO_2—SiC复合材料的合成热力学分析及其制备

在分析、绘制Ｓｉ－Ｏ－Ｎ三维立体参数状态图基础上，采用纯原料合成了Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料．对实验结果用ＸＲＤ、ＴＥＭ进行分析，验证热力学分析的可靠性．结果表明，Ｏ’－Ｓｉａ－ｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料中，主晶相Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ彼此之间构成网络状结构，ＺｒＯ２和ＳｉＣ颗粒弥散于编织状结构的孔隙中。

α-SiAlON/SiCnp复合材料在室温和高温下的显微结构与力学性能

本文采用机械混合Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３和纳米β－ＳｉＣ粉料，通过热压烧结，制备了１０ｗｔ％纳米ＳｉＣ颗粒增强α－ＳｉＡｌＯＮ复合材料。力学性能测试表明，在室温时复合材料的维氏硬度，压痕断裂韧性和三点弯曲强度比单相α－ＳｉＡｌＯＮ略高。但复合材料的三点弯曲强度可以保持到１０００℃，其值为这时单相α－ＳｉＡｌＯＮ的两倍。断口形貌表明复合材料的晶粒尺寸比单相α－ＳｉＡｌＯＮ的小，这两种材料的室温断裂方式均以穿晶断裂为主。研究表明，低粘度的玻璃相是造成单相α－ＳｉＡｌＯＮ高温性能下降的主要原因，而纳米ＳｉＣ的加入可以促使晶界相结晶，从而使复合材料的高温性能维持到较高的温度。

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·

O＇－Sialon－ZrO_2质复合材料与钢水中Al_2O_3的反应

设计了研究钢水中Ａｌ２Ｏ３附着性的高温（１５００～１６００℃）模拟试验装置和方法，对Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２复合材料进行了试验，并与Ａｌ２Ｏ３材料作对比。结果表明，Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２复合材料的抗Ａｌ２Ｏ３附着能力优于Ａｌ２Ｏ３材料，而Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ含量越多，抗附着能力越强。探讨了这种复合材料抗Ａｌ２Ｏ３附着的机理，认为主要是Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ与Ａｌ２Ｏ３在高温下反应生成液相。

连铸保护渣对O’－Sialon－ZrO_2复合材料侵蚀的研究

研究了保护渣对Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２复合材料的侵蚀情况，并与ｔ－ＺｒＯ２材料对比。结果表明．保护渣对ｔ－ＺｒＯ２的侵蚀小于Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２材料；ＺｒＯ２引入量的增多，有利于Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２制品抗渣性能的提高。这可能是由于ＺｒＯ２在保护渣中的溶解度较小，渣中ＣＯ与Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ的反应及渣中多元成分与Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ共同作用的结果。

AlON-SiAlON复合材料的制备及特性

为提高AlON陶瓷材料的抗氧化性能 ,制备了AlON -SiAl7O2 N7复相材料。在 1 75 0℃、0 .5MPa的N2 气氛中 ,保温 2h烧成不同Al2 O3/AlN/Si3N4配比的原料得到不同AlON/SiAl7O2 N7比的复相材料。因为在烧结SiAl7O2 N7的过程中 ,蒸发-凝聚的同时伴随着SiO气体的挥发 ,因此很难得到致密的AlON -SiAl7O2 N7复相材料。研究了AlON -SiAl7O2 N7复相材料在 1 30 0℃、空气中的抗氧化性能 ,同时作为比较 ,研究了相同条件下单相的AlON材料的抗氧化性能。结果表明 ,AlON -SiAl7O2 N7复相材料显示了较之单相的AlON陶瓷材料更好的抗氧化性能 ,这是因为氧化过程中所形成的含玻璃相的表面氧化层抑制了氧的向内扩散所致。

Sialon结合BN复合材料致密化影响因素的研究

研究了影响Sialon结合BN材料致密化的工艺参数.试验结果表明:BN含量是影响合成材料致密化的主要因素,BN含量越高,合成材料越难致密化;添加Y2O3可以显著地促进合成材料的致密化,合适的Y2O3加入量是材料中w(Y2O3)达到4 %～5 %.

外加剂对Sialon/SiC复合材料结构的影响

本文以α-Al2O3微粉、金属硅粉、金属铝粉、SiC颗粒制备了Sialon/SiC复合材料,研究了不同外加剂对Sialon/SiC材料结构的影响。结果表明:制备的Sialon-SiC复合材料样品显微结构以SiC为主晶相,Sialon为次晶相,还有少量Si3N4和Al2O3,Sialon相晶体呈长剑状;外加Si3N4试样Sialon相为板带状,外加粘土试样Sialon相晶体呈现不规则粒状和短柱状。

CBN刀具车削ZL205A／584C复合材料的工艺研究

通过CBN刀具车削ZL205A／B4C复合材料的试验研究，考察了CBN刀具的耐磨损性，切削参数对刀具耐用度和表面粗糙度Ra的影响。总结出了CBN刀具更适合加工ZL205MB,C复合材料以及较合理的切削参数。指出在一定切削条件下，v=30～40m／min时，综合效益最佳。

高岭石有机插层复合材料的研究及其应用

综述了高岭石/有机物插层复合物发展,分析了高岭石插层复合物插层机理,粘土矿物及高岭土有机物插层应用及插层复合物合成Sialon陶瓷的制备,并对其发展前景进行了展望。