Al_2O_3－AlN－TiC复合陶瓷的制备与微观结构

用反应烧结和气氛烧结技术制备Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷，用ＸＲＤ，ＳＥＭ等测试手段进行了微观结构的研究，结果表明，用该技术制备的复相陶瓷含有纳米级的ＡｌＮ晶粒，从而使得在较低的烧结温度下可以制得比较致密的Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＡｌＮ－ＴｉＣ复合陶瓷。

烧结气氛对合成MgAl_2O_4-Ti(C,N)复合陶瓷的影响

以金属铝粉、钛白粉和轻烧MgO细粉为原料,通过设计100%焦炭粒(简称C气氛),10%钛白粉+90%焦炭粒(简称TC气氛),以及10%硅微粉+90%焦炭粒(简称SC气氛)3种埋粉条件下的高温烧结还原性气氛,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和微区电子探针分析(EPMA)等手段,研究了铝热还原氮化法(1600℃3h)制备MgAl2O4-Ti(C,N)复合陶瓷在不同烧结气氛下的相组成和显微结构的变化。结果表明在不同气氛下,烧后试样的主要物相均为MgAl2O4和Ti(C,N),Ti(C,N)可能会固溶氧,气氛对Ti(C,N)的影响较大。和单纯埋炭气氛下相比,在TC气氛下有助于Ti(C,N)的生成,但晶粒细小;在SC气氛下不利于Ti(C,N)的生成,且有玻璃相存在。

采用复合钎料钎焊Si_3N_4陶瓷

采用TiN/Ag-Cu-Ti复合钎料连接S i3N4陶瓷材料,采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag-Cu组织结合紧密,并未与钎料基体进行反应,在钎缝中分布比较均匀,形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用,提高了活性元素Ti扩散的能力,Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应,生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明,在一定范围内,采用复合钎料可以明显提高接头强度。

TiC/Si_3N_4导电陶瓷复合材料的制备

通过气压烧结工艺制备了含１５，２０，２５，３５ｗｔ％ＴｉＣ的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷复合材料，研究了其导电特性。该复合材料由充当绝缘体的Ｓｉ３Ｎ４和作为导电添加剂的ＴｉＣ组成，其电阻率主要取决于其中的ＴｉＣ含量。复合材料的渗流阈值Ｖｃ为１６４５～１８５０ｖｏｌ％，当ＴｉＣ含量达到或超过该阈值时复合材料中就形成导电通路，电阻率迅速降低。通过控制ＴｉＣ的加入量可以制取不同电阻率的ＴｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４复合材料，当其中ＴｉＣ的加入量达到或超过２２～２３ｗｔ％时，该复合材料电阻率降至０．１２Ω．ｍ以下，就能进行放电加工。

纳米TiN改性Al_2O_3-TiC复合陶瓷的力学性能

通过添加粒径为50～80nm的TiN，改善了Al_2O_3-TiC复合陶瓷的力学性能。以15％(质量分数，下同)的TiN取代15％TiC，制备了纳来TiN改性Al_2O_3-TiC复合陶瓷。结果表明：70％Al_2O_3-15％TiC-15％TiN复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为618 MPa和7.12 MPa·m^(1／2)，比70％Al_2O_3-30％TiC的性能(567 MPa和4.96 MPa·m_(1／2))明显提高，特别是断裂韧性提高了64％。纳米TiN改性Al_2O_3-TiC复合陶瓷韧性的提高主要是由于材料致密度的提高和晶粒的细化所致，它的增韧方式为微裂纹、裂纹桥接和偏转。

反应合成AlN／TiB_2复相陶瓷及残余应力分析

采用ＸＲＤ法研究了ＴｉＨ_２，Ａｌ及ＢＮ反应过程中物相的生成机理，发现在不同温度下存在ＴｉＡｌ_３，ＴｉＮ，α－Ａｌ_２Ｏ_３等过渡相，但最终只有ＡｌＮ和ＴｉＢ_２两相存在，并结合热力学分析，认为合成ＡｌＮ／ＴｉＢ_２的反应温度应在１７００℃以上。通过反应热压法制备出了ＡｌＮ／ＴｉＢ_２复相陶瓷，材料的三点弯曲强度为５３９ＭＰａ，Ｋ_（Ⅰｃ）为５．０５ＭＰａ·ｍ^（１／２）。通过ＸＲＤ法测试了复相陶瓷中残余应力的大小，并结合显微结构分析，认为复相陶瓷的主要增韧机理为残余应力场增韧和裂纹偏转增韧。

TiB2-BN-AlN复相导电陶瓷蒸发舟性能影响因素研究进展

TiB2-BN-AlN(简称TBA)复相陶瓷保持了TiB2、BN、AlN的优良性能,具备优异的化学稳定性、力学性能以及一定的导电性,主要用作真空镀铝的蒸发容器和耐腐蚀电极等。因此,概述了TBA复相陶瓷作为导电陶瓷蒸发舟的一些研究进展,重点分析了影响其致密度、导电性、力学性能(抗弯强度)和使用寿命的工艺因素;同时讨论了TBA复相陶瓷蒸发舟仍存在的问题,并对其未来发展趋势进行了展望。

纳米TiN-Al_2O_3基复相陶瓷的电学及力学性能

以纳米Al2O3和TiN为原料,以SiO2为助烧剂,热压烧结后获得TiN-Al2O3复相陶瓷。TiN-Al2O3复相陶瓷具有较优异的力学性能:三点弯曲强度最高达到565.8MPa,断裂韧性在4～6MPa·m1/2之间。复相陶瓷中立方TiN均匀地分布在Al2O3基体中,TiN颗粒主要分布在Al2O3晶界处。当TiN颗粒的体积含量为5%时,TiN-Al2O3复相陶瓷的电阻率在1012～104Ω·cm范围内,其加载电压可达0.75kV/mm。

TiB2粒径对BN-TiB2复相陶瓷致密化和性能的影响

以平均粒径分别为8.1μm和12.2μm的两种TiB2粉末为原料,通过热压烧结方法制备BN–48%(质量分数)TiB2复相陶瓷,研究了TiB2粉末粒径对复相陶瓷致密化和性能的影响。结果表明:平均粒径小的TiB2粉末所制备的复相陶瓷致密化速率更快,致密度更高;在1 850℃烧结1.5 h后,表观相对密度为95.3%,体积相对密度为83.9%,抗弯强度为85.3 MPa,弹性模量为47.2 GPa,电阻率为1.4 m?.cm,673 K时的热导率为33.7 W/(m.K),298～1 373 K的平均热膨胀系数为7.2×10–6/K,均优于相同工艺条件下平均粒径大的TiB2粉末所制备的复相陶瓷的性能。

TiN对热压烧结Si3N4–TiN复相陶瓷显微结构和力学性能的影响

研究了TiN的来源(TiN粉、TiO2粉和TiO2溶胶)对热压烧结Si3N4–TiN复相陶瓷的相组成、显微结构与力学性能的影响。结果表明,当以TiN粉为第二相添加剂时,试样中仅检测到β-Si3N4和TiN相,Si3N4晶粒与TiN颗粒较粗大,硬度、强度和断裂韧性分别为(15.6±0.3)GPa、(1058±78)MPa和(11.2±0.6)MPa·m1/2;当以TiO2粉为第二相添加剂时,除了β-Si3N4和TiN相,还检测到O′-Sialon相,O′-Sialon相的含量为8.7%(质量分数),Si3N4晶粒与TiN颗粒均匀细小,样品硬度提高到(16.7±0.4)GPa,强度和断裂韧性没有显著变化,分别为(986±76)MPa和(11.3±0.4)MPa·m1/2;当以TiO2溶胶为第二相添加剂时,同样检测到O′-Sialon相,O′-Sialon相的含量为12.5%,Si3N4晶粒与TiN颗粒均匀细小,样品硬度较高为(16.6±0.5)GPa,其强度和断裂韧性较低分别为(788±94)MPa和(10.2±1.0)MPa·m1/2。以TiO2粉为第二相添加剂时,可获得显微结构均匀细化、综合力学性能较佳的Si3N4–TiN复相陶瓷材料。

Al2O3-TiCN/Co-Ni 复合材料制备及力学性能

用真空热压烧结法制备了Al2O3-Ti C0.5N0.5/Co-Ni复合材料,用扫描电子显微镜、能谱仪、电子万能试验机和Vickers硬度仪等测试分析了不同烧结参数对样品显微组织及力学性能的影响。结果表明:当烧结温度1 650℃,压力25 MPa,保温时间30 min时,样品的相对密度、抗弯强度(σmax)、断裂韧性(KICmax)和Vickers硬度(HV)的最大值分别达到99.6%,σmax=1 100 MPa,KICmax=10.5 MPa·m1/2和HV=23.7 GPa,样品断口形貌存在混晶断裂特征。