碳纤维增强碳化硅复合材料的微观结构与界面

利用 Al_2O_3和 Y_2O_3为烧结助剂,通过热压烧结工艺制备了碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:球磨工艺有助于短切碳纤维的均匀分散。烧结过程中,烧结助剂 Al_2O_3、Y_2O_3之间发生化学反应,促进液相烧结,并形成晶界间的次晶相YAG,有利于提高复合材料的断裂韧性。在较高烧结温度下,碳纤维与烧结助剂以及基体之间反应,形成过强结合界面,纤维性能降低,不利于复合材料力学性能的提高。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学特性的影响

利用热压烧结技术制备高致密度短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基(Csf/SiC)复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学特性和增韧机制的影响。结果表明:随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学性能的影响

利用热压烧结技术制备高致密度的短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基（Csf/SiC）复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学性能和增韧机制的影响。结果表明：随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式 。     

六方氮化硼无压烧结研究

六方氮化硼是一种片状结构材料,解决其烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径。探讨了以六方氮化硼为基体,Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,于1700-1850℃左右的无压烧结。研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的致密度明显提高、强度明显增加。并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度。     

复合助剂Y2O3-CaC2对氮化铝陶瓷热导率的影响

为研究复合助剂Y2O3-CaC2的助烧机制和效果,试验分别在1700℃和1850℃热压烧结含添加剂Y2O3-CaC2的AlN陶瓷。测定了AlN陶瓷的密度和热导率,并分析了AIN陶瓷的微观结构及微观组织与宏观性能的关系。结果表明,添加复合助剂Y2O3-CaC2在1700℃和1850℃热压烧结的AlN陶瓷的第二相均为Y3Al5O12,但在1850℃烧结的AlN陶瓷的第二相和AlN晶内氧含量更低,其热导率高达223W/(m·K)。     

氮化铝陶瓷的低温烧结研究

采用了三种复合添加剂Y2O3-CaF2、Y2O3-Dy2O3和Y2O3-Li2O,在1 650℃热压烧结AlN陶瓷;测定、分析了AlN陶瓷的性能和微观结构。结果表明,添加该三种复合助剂在低温烧结的AlN陶瓷晶格氧含量均较低,样品热导率较高,尤其是添加复合助剂Y2O3-CaF2可获得热导率为192 W.m-1.K-1的AlN陶瓷样品。     

反应烧结制备FeAl/Al2O3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。     

溶胶-凝胶自生粉末冶金法制备Al2O3/W-Cr复合材料

以Al(NO3)3·9H2O、NH3·H2O、W、Cr等为原料,采用溶胶-凝胶自生粉末冶金法制备氧化铝颗粒增强钨铬双金属基复合材料,对烧结过程中增强颗粒Al2O3生成机制及对Al2O3/W-Cr复合材料的结合界面进行研究。结果表明:Al2O3体积分数为10%时洛氏硬度达到最高值,为58.7,致密度随Al2O3体积分数的增加呈下降趋势;复合材料的增强颗粒氧化铝是由溶胶-凝胶过程中生成的Al(OH)3烧结分解而得,该Al(OH)3经过1 200℃保温1 h烧结可得到增强效果最佳的α-Al2O3;该复合材料的结合方式并非简单的机械包裹,而是冶金结合。     

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。     

AlN-Y_2O_3液相烧结碳化硅陶瓷

采用无压烧结,以AlN与Y2O3的摩尔分数为60%∶40%作为烧结助剂进行碳化硅液相烧结,得到致密的烧结体。研究不同添加剂含量和不同保护气氛对烧结工艺的影响,并对烧结体的显微形貌和相进行分析。结果表明,高烧结助剂含量可在较低温度下实现致密化,但高温下液相挥发导致密度降低。与氩气作为保护气氛相比,氮气可抑制氮化铝的分解反应,有利于烧结。烧结体的晶粒均匀、细小,第二相均匀分布。烧结体的主相为6HSiC,并有氧氮化物的生成。     

烧结助剂含量对液相烧结SiC陶瓷抗氧化性的影响

利用Al2O3和La2O3作为烧结助剂,在1 950℃下用液相烧结技术成功制备SiC陶瓷,并在800℃下对该液相烧结SiC陶瓷进行氧化处理。用XRD、SEM等手段分析SiC陶瓷表面氧化产物相组成和微观结构的演变,并探讨SiC陶瓷氧化动力学规律。研究发现,SiC陶瓷氧化动力学曲线遵循抛物线规律,随着氧化时间增加,其氧化速率开始时迅速上升,其后降低,逐渐趋于平缓。     

常压烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究

以微米SiC颗粒和工业氧化铝为原料,采用机械混合法制备Al2O3/SiC复合粉末。将复合粉末煅烧、成型,在1 600℃,2h烧结可制备出Al2O3/SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、DSC-TG、SEM和TEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化,烧成收缩和微观结构,结果表明:在氧化铝基体中添加80%(质量分数)平均粒径为5μm的SiC粒子,复合粉末经700℃煅烧后再成型,试样于1 600℃烧结,其相对体积质量可达93.8％。SiC粒子主要被包裹在Al2O3晶内形成“晶内型”纳米复合陶瓷。在烧结过程中由SiC氧化形成的SiO2包裹层与基质氧化铝反应形成的无定形莫来石前躯体可大大促进烧结;SiC埋料氧化形成的外壳可有效阻止烧结体内SiC的进一步氧化。     

复合材料断口分形维数的测定

探讨了ＳｉＣ晶须增强Ａｌ和碳纤维增强ＳｉＣ复合材料断口的分形特征,分别用小岛法和垂直截面法测定了断口的分形维数。实验表明,这两类复合材料的断口具有典型的分形特征,小岛法测得Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料断口的分形维数为１．３１２;垂直截面法测得ＳｉＣＷ／Ａｌ复合材料断口的分形维数为１．０９９,表明可以用分形维数来定量表征复合材料的断口形貌     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

原位铝基复合材料重熔稀释的研究

将反应烧结所获得的Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ和Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料初坯进一步用于重熔稀释，获得了致密的、颗粒弥散分布且颗粒含量适中的铝基复合材料铸坯，并对影响该铸坯组织的因素进行了分析讨论。结果表明：原位铝基复合材料的重熔稀释是可行的；Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ／Ａｌ原位复合材料的重熔稀释性能优于Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ３Ｔｉ／Ａｌ原位复合材料     

LSI低成本制备Cf/SiC复合材料工艺研究

采用一次性液相硅浸渍法(LSI)制备低成本的Cf/C-SiC复合材料。以PAN基平板碳毡为增强体,在酚醛树脂溶液中添加碳化硅微粉,探讨添加碳化硅浓度、浸渍压力及保压时间等因素对一次液相浸渍效果的影响。通过显微分析,当压力为1.2 MPa,浸渍时间为60 min时,可以获得最大的致密度,最终复合材料密度达2.64 g/cm3。     

添加剂对氧化铝陶瓷的烧结和显微结构的影响

在Al2O3中添加少量添加剂可以促进烧结,改善结构,提高性能.根据作用机理不同,添加剂分为两类:一类是在基体中生成液相,另一类是与Al2O3生成固溶体.