电磁性能可调控金属陶瓷Y2Ti2O7/Fe的制备与表征

采用固相反应与真空烧结先后制备Y2Ti2O7粉末与Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷。XRD分析表明,所得Y2Ti2O7粉末为纯相,Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷化学性质稳定,金属相与陶瓷相之间无界面反应产物。在10 MHz^1 GHz频段进行测试,发现Y2Ti2O7/Fe金属陶瓷的逾渗阈值处于Fe含量20%~30%(体积分数)之间。当Fe含量低于逾渗阈值时,介电常数、交流导电和磁导率均随Fe含量的增加而增加。当Fe含量超过30%时,金属陶瓷电抗与交流电导率发生突变,在整个测试频段都呈现负介电常数。Fe含量为40%的样品的磁导率在整个测试频段内小于1,且随频率增加不断下降,应归因于逾渗导电网络导致的抗磁性。在频率大于1 GHz时可能出现负磁导率,即实现电磁性能的双负性。     

超重力燃烧合成ZTA-TiC-Fe金属陶瓷的高温稳定性

使用超重力燃烧合成技术制备了ZTA-TiC-Fe金属陶瓷复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及变温X射线衍射对金属陶瓷样品的物相组成、微观结构以及升降温过程中材料的微观结构演变行为进行研究。结果表明:利用超重力燃烧合成熔铸方式可直接制备出ZTA-TiC-Fe金属陶瓷;其中t-ZrO2与Al2O3形成的ZTA共晶陶瓷相呈三维网状结构,TiC包覆金属Fe填充于三维ZTA陶瓷骨架中;ZTA-TiC-Fe失效机理:Fe和ZrO2相在750℃左右发生相变;Fe、ZrO2在升降温过程中相变产生的体积变化以及各组分相热膨胀系数不同所引起的内应力释放,导致材料微观结构破坏;有氧环境中,温度超过550℃,表层Fe相的氧化速度加快,生成结构疏松多孔的红褐色Fe2O3。Fe相氧化产生约8倍的体积膨胀,导致三维陶瓷骨架不可逆破裂。     

Al2O3陶瓷/不锈钢自蔓延高温原位合成连接

以分析纯三氧化二铁和粒度小于10μm的铝粉为反应原料,采用强电流加热的方法点燃,在马氏体不锈钢上原位合成Al2O3陶瓷,形成Al2O3陶瓷/马氏体不锈钢复合材料.利用光学显微镜和扫描显微镜对自蔓延高温合成的Al2O3陶瓷相及其与马氏体不锈钢形成的过渡区进行了显微组织分析;利用电子探针对合成的陶瓷相的成分进行了测定.研究结果表明,在Al/Fe2O3自蔓延高温合成体系中,合成的Al2O3陶瓷的显微组织主要为Al2O3陶瓷相和少量的铁素体与尖晶石相Al2O3·FeO;反应合成原料中过量的Al有利于Al2O3陶瓷相的致密化;反应合成原料坯块的厚度大于2.00 mm时,能获得结合界面状况良好的Al2O3/马氏体不锈钢复合材料.     

Ti3AlC2含量对热压制备Cu/Ti3AlC2复合材料的影响

以Ti3AlC2和Cu粉作为原料,原位热压制备一系列Cu/Ti3AlC2复合材料,并研究Ti3AlC2含量对复合材料生成相、显微组织、力学和电学性能的影响。实验结果表明,在1150℃的高温下,不管Ti3AlC2的含量,Al都从Ti3AlC2中溶出进入液相Cu中,反应生成新的复合相。当Ti3AlC2原料的体积分数为40%~60%时,复合材料由Ti3C2相和Cu(Al)合金相组成。Cu/Ti3AlC2复合材料具有高强度及良好的断裂韧性和导电性,归因于Ti3C2聚集薄层与Cu(Al)合金层之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构。当Ti3AlC2原料的体积分数为70%或80%时,复合材料由Ti3C2和Cu9Al4金属间化合物组成,随着Ti3AlC2含量的增加,其强度和断裂韧性减小,硬度和电阻率增大。     

碳钢熔-钎焊层表面微弧氧化陶瓷层的制备

目的 在碳钢表面制备结合强度较高的微弧氧化陶瓷层。方法 采用铝-钢熔钎焊技术,在Q235钢表面获得具有较高结合强度的铝层,再通过微弧氧化在铝层表面生成氧化物陶瓷层。结果 通过添加ER4043焊丝作为钎料,金属间化合物层主要由[Al,Fe,Si]相、Al8Fe2Si相和少量的Al13Fe4相组成,平均厚度为7 μm,铝层与Q235钢的结合强度达到181 MPa。在2 g/L KOH+4g/L Na2SiO3?9H2O电解液中,陶瓷层由疏松层和致密层组成,主要成分为α-Al2O3和γ-Al2O3,且γ-Al2O3相含量较高,微弧氧化过程中电解液中的氧、硅元素都参与了反应。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度随着时间的增加而增加,20 min后,试样表面放电孔洞呈“火山口”状,孔洞孔径随着时间的增加而增加。不同频率下,陶瓷层表面均存在少量裂纹,并且裂纹都产生在“火山口”状放电孔洞附近,同时随着频率的增加,陶瓷层表面孔洞孔径减小,陶瓷层厚度增加,但当频率到达600 Hz后,陶瓷层厚度变化不再明显。结论 采用铝-钢熔钎焊技术,铝层与钢基体结合强度远高于其他复合技术中铝层和钢基体的结合强度,对于解决钢铁材料表面微弧氧化陶瓷层容易剥落的问题具有一定的意义。微弧氧化过程中,陶瓷层厚度不断增加,提高微弧氧化频率,陶瓷层致密性提高。     

合成工艺对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响（英文）

利用溶胶凝胶工艺制备CaCu3Ti4O12粉体,经相同压力和时间冷压后,于1000℃下进行烧结,制备CaCu3Ti4O12陶瓷。微观组织观察表明,烧结时间对复合陶瓷的晶粒尺寸有显著的影响;烧结不同时间的复合陶瓷的介电常数和介电损耗在50Hz到100kHz的范围内表现出弱的频率相关性。随着频率的增加,复合材料的介电损耗降低,而介电常数保持在一个较高值。最佳的烧结时间为6h。     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.     

热压烧结制备Al2O3/TiCN-Ni-Ti陶瓷复合材料的组织与性能

采用真空热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷基复合材料,采用X射线衍射与扫描电镜分析材料的物相组成和显微结构,研究烧结工艺对材料物相组成、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Ni和Ti的添加显著提高复合材料的强度和韧性;温度小于1 600℃时,复合材料的力学性能随热压温度的升高而升高;温度高于1 600℃时,温度升高及保温时间延长不仅会导致Al2O3晶粒的异常长大和Ti(C,N)的分解,而且会使Ni发生聚集现象,复合材料的力学性能下降;当烧结温度为1 600℃、保温时间为30 min时,制备的Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合材料的力学性能最佳,其相对密度达到99.4%,抗弯强度为820 MPa,断裂韧性达到9.3 MPa.m1/2。     

过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随Al2O3含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-Al2O3梯度涂层.     

高速电弧喷涂Fe-TiB2/Al2O3复合涂层的组织及性能

采用低碳钢包覆0～70%TiB2/Al2O3硬质相的粉芯丝材和高速电弧喷涂(HVAS)原位合成MMC涂层,分析和测试了涂层的组织、相组成及耐磨粒磨损性能.结果表明:涂层的性能由其组织和相组成决定,HVAS的非平衡制造过程在涂层中形成多种相:在Fe基固溶体上存在TiB2、Al2O3、FexB及少量的金属间化合物AlFe3和NiAl;随着TiB2及Al2O3在涂层中体积分数的增加,涂层的耐磨粒磨损性能明显提高,磨损质量损失随陶瓷相体积分数的增加呈线性减少;添加合金元素Ni和Al可降低孔隙率,增加涂层耐磨性.使用HVAS方法制备了含TiB2的高性能耐磨复合陶瓷涂层.     

反应热压法制备Al2O3/NiCrAl复合材料及功能梯度材料

采用NiO、Al和Cr粉末反应热压制备了Al2O3/NiCrAl复合材料,NiCrAl合金由NiO还原出来的Ni与添加的Cr和Al反应形成.制备了不同Al2O3含量的Al2O3/NiCrAl复合材料,并以Al2O3体积分数分别为25%、52.2%和75%的Al2O3/NiCrAl复合材料为过渡层制备了Y稳定氧化锆(YSZ)到NiCrAl合金的功能梯度材料.X射线衍射分析、金相观察、硬度测量和热循环冲击实验结果表明:用该方法制备的复合材料由Al2O3陶瓷相和(Ni,Cr,Al)固溶体组成,而Al2O3颗粒由NiO与Al原位反应形成,尺寸细小,呈弥散分布.该功能梯度材料经从室温到1 000℃空气中10次热循环后未发现有裂纹,表明该方法制备的材料陶瓷相与合金相有良好的相容性、较高的结合强度、良好的耐高温抗氧化及热循环冲击性能.     

自蔓延-离心法制备金属间化合物/陶瓷内衬复合钢管的实验研究

采用自蔓延－离心工艺制备出Fe2Ti金属间化合物／Al2O3陶瓷内衬复合钢管。应用扫描电镜、能谱分析仪以及X射线衍射分析方法对内衬的显微组织及物相构成进行了分析。结果表明，内衬主要由大小不均的颗粒状或团聚状金属间化合物Fe2Ti、规则块状Al2O3陶瓷以及一定数量的自蔓延反应不完全产物Ti3O5构成。衬层内壁有一以Al2O3、FeO.Al2O3为主的陶瓷薄层。与SHS－离心复合管陶瓷内衬相比，Fe2Ti/Al2O3内衬在保持较高硬度的同时具备了一定的韧性。     

Cr_3C_2添加对Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

本文先以Ni粉和Al粉为原料,采用机械合金化法合成Ni_3Al粉末,再采用粉末冶金法,经1 485℃真空烧结1h后制备出Cr_3C_2含量不同的Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷。研究表明,Ni_3Al粘结TiC基金属陶瓷由TiC陶瓷晶粒和Ni3Al粘结相组成,且TiC陶瓷晶粒通常具有芯/环结构。当Cr_3C_2含量为6%时,具有白芯的小陶瓷晶粒数量明显增多,同时具有黑芯的陶瓷晶粒中白色内环较完整。金属陶瓷的硬度和抗弯强度随着Cr_3C_2含量增加呈先升高后下降的趋势,断裂韧性随着Cr_3C_2含量增加先升高随后下降,然后略有上升再下降。当Cr_3C_2含量为2%时,金属陶瓷具有良好的综合力学性能。     

Co添加对17Ni-(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

为了改善17Ni-(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极中金属相的分布,在原料中添加不同含量的Co,以Co-Ni取代纯Ni作为金属相,采用真空烧结方法制备17(x Co-Ni)-(10NiO-NiF e2O4)金属陶瓷,并研究Co添加量对金属陶瓷物相组成、显微组织、致密度及力学性能的影响。结果表明:烧结样品主要由Co-Ni、Ni Fe2O4、Ni O组成,部分Co与陶瓷基体反应生成CoO与Fe2O3。添加适量Co可以改善金属相在陶瓷相的分布和形貌,使团聚孤立的金属相分布均匀,且部分球状金属相变为长条状金属相;同时,添加适量Co还可以促进烧结,提高试样的致密度。适量Co的添加还能降低晶粒尺寸,大幅提高金属陶瓷材料强度与韧性。当Co质量分数为金属相的20%时,金属陶瓷的综合性能最好,致密度、抗弯强度、断裂韧性及硬度分别达到96.87%、163.65 MPa、8.38 MPa/m1/2和820.81HV。     

Cu含量对Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料耐磨性能的影响

通过挤压铸造的方法制备出了不同Cu含量的系列Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料.摩擦磨损实验结果表明,Cu的加入降低了复合材料的摩擦系数;且随着Cu含量的增加,Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料的耐磨性能先增加后降低.在磨损过程中,Al2O3·SiO2纤维增强相牢固地镶嵌在基体里并形成支架,起到保护基体而提高复合材料耐磨性能的作用.Al2O3·SiO2sf/Al复合材料的磨损机制主要为黏着磨损,Al2O3·SiO2afAl-Cu复合材料的磨损机制为黏着磨损为主并伴有磨粒磨损.     

化学法制备Nd2Fe14B磁粉及其反应过程

利用化学法制备Nd Fe B中间体,再通过两级还原退火成功制备了主相为Nd2Fe14B的Nd Fe B磁粉。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及附带的X射线能谱仪(EDS)、差示扫描量热仪(DSC)和振动样品磁强计(VSM)等表征手段对样品的物相组成、微观组织结构、不同温度的相变和磁性能进行了分析,研究了Nd2Fe14B磁粉的形成过程。结果表明:采用化学法成功合成了分散良好的纳米尺寸的Nd Fe B中间体,中间体由球状Fe3O4颗粒和絮状物的Nd、B元素有机物配位体组成;中间体经过两级还原退火转变为Nd Fe B磁粉,通过800℃的一级还原退火使Nd Fe B中间体转化成NdFeO3、B_2O_3、Nd2O3和α-Fe相;二级还原退火在Ca H2辅助下的反应过程:首先B2O3在501℃下被还原成B相,接着678℃时,Nd2O3和Nd Fe O3被还原以形成α-Fe和Nd H2相,最后895℃时,B、Nd H2和α-Fe发生合金化反应形成Nd2Fe14B磁粉。     

用耐火粘土废砖粉制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的研究

以耐火粘土废砖粉为原料,无烟煤为还原剂,研究了碳热还原反应制备Al2O3/SiC复相陶瓷材料的反应过程,探索了其工艺参数对其反应的影响.结果表明,在适当的碳和氧化硅摩尔比,不低于1600 ℃时可以合成Al2O3/SiC复相陶瓷.随着还原反应温度的升高,保温时间的延长,碳含量的适量增加,原料粒度越细,都可以有效的促进反应进行.催化剂的加入对碳热还原反应有一定的影响.SEM观察表明Al2O3/SiC复相陶瓷中,SiC交错分布在刚玉之间.     

添加Al2O3对重力分离-SHS法制备Al2O3/Fe复合管组织的影响

采用自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis,SHS)重力分离法制备了Al2O3/Fe陶瓷内衬复合管.采用XRD、SEM方法分析了添加剂Al2O3对复合陶瓷相组成、陶瓷层的表面质量以及对Al2O3/Fe过渡层的影响.XRD分析表明,陶瓷层主晶相为α-Al2O3、FeO·Al2O3,加入Al2O3添加剂后,不会改变相组成;SEM分析表明,添加剂Al2O3的加入会降低过渡层的质量,使过渡层变薄,结合形式由冶金结合变为机械结合.     

基于自蔓延高温合成技术制备Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷

采用由自蔓延高温还原技术合成的TiB2陶瓷粉料,结合商业Al2O3粉,在不同组成和不同烧结温度下热压制取Al2O3-TiB2复相陶瓷材料,对该材料的力学性能和微观结构特征进行研究。结果表明：随着TiB2含量的增加,Al2O3-TiB2复相材料的相对密度、硬度和抗弯强度呈现先增加后下降趋势,性能最佳点出现在TiB2含量为50％左右。而随着烧结温度的提高,上述性能呈现先快后慢增加趋势。     

Al/TiC/Al2O3复合结合剂立方氮化硼复合材料的制备

采用Al/C/TiO2/CBN(各组粉体中,CBN质量分数均为10％)粉体为原料,通过原位反应烧结技术,制备Al/TiC/Al2O3金属陶瓷复合结合剂立方氮化硼(CBN)材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样.在1100℃保温1h,反应烧结得到Al/TiC/Al2O3金属陶瓷复合结合剂CBN材料.研究结果表明,当采用结合剂组成为4Al/3C/3TiO2的原料(CBN质量分数为10％)时,由于反应放热量较大,导致CBN发生严重的热损伤,CBN都明显断裂.在原料中增加Al的质量分数,可显著降低反应产生的高温,可显著降低热损伤,从而制备不同Al质量分数的Al/TiC/Al2O3金属陶瓷复合结合剂CBN材料.