热压烧结TiB2陶瓷的显微结构和力学性能研究

以Y₂O₃－Al₂O₃为烧结助剂,通过热压制备了TiB₂陶瓷,研究了烧结温度、烧结时间和晶化处理对材料的显微结构和力学性能的影响．实验结果表明,随着烧结温度的升高,烧结体失重增加,其抗弯强度和断裂韧性降低;烧结时间延长,其显微结构的均匀性降低,对力学性能不利．晶粒直径对TiB₂陶瓷的力学性能有重要影响．晶化处理能够导致晶界拆出YAG相,从而提高TiB₂陶瓷的高温抗弯强度．     

热压烧结TiB2陶瓷的显微结构和力学性能研究

以Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３为烧结助剂,通过热压制备了ＴｉＢ２陶瓷,研究了烧结温度,烧结时间和晶化处理对材料的显微结构和力学性能的影响。实验结果表明,随着烧结温度的升高,烧结体失重增加,其抗弯强度和断裂韧性降低,烧结时间延长,其显微结构的均匀性降低,对力学性能不利。晶粒直径对ＴｉＢ２陶瓷的力学性能有重要影响,晶化处理能够导致晶界析出ＹＡＧ相,从而提高ＴｉＢ２陶瓷的高温抗弯强度。     

热压烧结制备纳米Y-TZP材料

本文研究了热压烧结制备纳米Ｙ－ＴＺＰ材料的过程．研究结果表明：热压烧结纳米Ｙ－ＴＺＰ材料有一些新的特点,主要是纳米Ｙ－ＴＺＰ材料在热压烧结时,由于软团聚未能有效地破碎;造成烧结过程中团聚体内部首先致密化,与基体之间产生张力,导致裂纹状大气孔的出现．同时因石墨模具的限制,热压时的外压不足以克服塑性滑移产生所需的“阈值”,因此大气孔无法“压碎”,使材料的烧结密度比相同温度下无压烧结还低．针对热压烧结纳米Ｙ－ＴＺＰ材料的局限性,采用热煅压烧结,可在１１００℃的低温下获得致密的纳米Ｙ－ＴＺＰ材料,晶粒大小仅８５ｎｍ左右。     

模拟核芯FCM燃料的振荡烧结行为研究

全陶瓷微封装弥散(FCM)燃料以其较好的固有安全性而成为核能领域研究的重点。针对SiC基体难以烧结的问题,本研究利用振荡烧结具有加速传质和降低烧结温度的优势,开展了模拟核芯FCM燃料振荡烧结行为研究,重点考察了振荡烧结温度、振荡时间与振荡压力等参数对基体致密化行为的影响,并与热压烧结结果进行了对比。结果表明,振荡烧结温度、保温时间以及中值压力对基体致密化有重要影响,而振荡压力的振幅对基体致密化影响不大。相比于热压烧结,振荡烧结可以提高材料的致密度,振荡烧结试样的致密度更高, 1850℃振荡烧结试样的致密度为99.99%;振荡烧结试样的晶粒尺寸更小,1850℃振荡烧结试样的晶粒尺寸为(284±4)nm,比同等温度下热压烧结试样的晶粒尺寸减小～27%;振荡烧结试样的硬度更高, 1850℃振荡烧结试样的硬度为(26.7±0.4) GPa。借助改进的热压烧结本构方程,计算得到试样在致密度为90%时的应力指数n=1,活化能Q=430 kJ/mol,致密化的主导机制为晶界扩散协调的晶界滑移。     

机械球磨Cu-15%Cr复合粉末的致密化工艺研究

探讨机械球磨Cu—15％Cr复合粉末经真空烧结后采用热静液挤压致密化的可能性．研究了机械球磨时间、烧结温度、保温时间和挤压温度等工艺参数对材料致密化的影响．结果表明，热静液挤压工艺可以有效的促进机械球磨复合粉末的致密，所获得的材料具有优异的组织性能．     

团聚对中温固体氧化物燃料电池电解质Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9致密化的影响

采用乙二胺四乙酸（EDTA）-硝酸盐、溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法合成了Sm0.15Gd0.05Ce0．8O1.9（SGDC）纳米粉体，研究了以不同分散方式和分散时间制备的SGDC在各种烧结温度下的致密化行为．为更好地考察团聚对SGDC致密化的影响，本实验引入团聚体系数（Coagulation factor）来具体表征和量化纳米SGDC的团聚程度．结果表明：团聚在烧结过程中，严重阻碍和抑制了SGDC的致密化；在同一烧结温度下，团聚体系数较低的固溶体具有更高的烧结致密度．通过高剪切乳化分散后，SGDC的团聚体系数为1．04时，烧结致密化温度可降低至1300℃．这个温度比以前文献中所报道的1400-1600℃的烧结温度要低得多．通过对团聚的控制，显著改善了SGDC电解质的烧结性能．     

聚碳硅烷在热压烧结SiC陶瓷中的应用

研究了聚碳硅烷（ＰＣＳ）在热压烧结ＳｉＣ陶瓷中的作用。结果表明,在较低的烧结温度下,ＰＣＳ与烧结助剂等形成有助于烧结的晶界液相。同时,由ＰＣＳ裂解的纳米ＳｉＣ能与ＡｌＮ形成均匀固溶体,从而促进了材料的致密化,并且改善了ＳｉＣ陶瓷的晶界结构,使ＳｉＮ陶瓷的致密度和抗弯强度明显提高。     

烧结温度对粉末冶金法制备Co-Cr-W合金性能的影响

采用粉末冶金法在真空条件下制备Co-CrW硬质合金,研究了不同烧结温度(1 250,1 300,1 350,1 400,1 450,1 500和1 550℃)90 min保温时间对合金的微观结构、硬度和抗弯强度的影响,分析其致密化行为变化规律。结果表明,烧结温度在1 250~1 450℃范围内,随着温度的升高,材料的孔隙不断减少并球化,材料的密度、硬度和抗弯强度不断增加,在1 450℃密度达到最大值(8.75g/cm3),硬度和抗弯强度同时达到最佳状态,分别为63.1HRC和382 MPa。当烧结温度超过1 450℃时晶粒粗化,出现过烧现象,材料的性能开始下降。当烧结温度达到1 550℃时合金试样发生严重变形。     

稀土元素对R－α′－Sialon材料致密化和物相组成的影响

研究了不同原子量的稀土元素对稀土Ｒ－α’－Ｓｉａｌｏｎ（Ｒ—Ｎｄ，Ｓｉｎ，Ｇｄ；Ｄｙ，Ｅｒ和Ｙｂ）致密化行为和形成特性的影响．样品分别以热压及无压烧结工艺制备．研究结果表明，样品达到完全致密化所需的热压温度随稀土元素原子量增加而减少，在１５５０℃热压保温１ｈ的Ｙｂ－α’－Ｓｉａｌｏｎ已完全致密，而样品中α’－Ｓｉａｌｏｎ相的含量随稀土元素原子量的增加而变大．比较了热压及无压烧结形成的Ｒ－α’－Ｓｉａｌｏｎ的反应过程，并讨论了少量β’－Ｓｉａｌｏｎ及黄长石与α’－Ｓｉａｌｏｎ同时存在的原因．ＴＥＭ照相显示了材料中非常窄的晶界．为进行对比，同时制备了Ｙ－α’－Ｓｉａｌｏｎ样品．     

原位合成TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷的微观组织与性能研究

利用热压烧结方法原位合成了TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料物相组成和微观结构进行表征。研究了热压条件下烧结温度对材料物相组成、结构及力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1700-1950℃范围内,随着温度的升高,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性都有显著改善。烧结温度为1900℃可得到完全致密的原位合成TiB2-TiC0.8-SiC复相陶瓷,材料的晶粒发育比较完善,条状TiB2和块状TiC0.8晶粒清晰可见。复合材料的维氏硬度、断裂韧性和弯曲强度分别达到23.6 GPa,(7.0±1.0)MPa.m1/2和470.9 MPa。当温度达到1950℃时,由于增强相TiB2晶粒长大,材料的强度降低。TiB2、TiC0.8与SiC颗粒协同,通过裂纹偏转、晶粒拔出、晶粒细化等机制对复合材料起到颗粒增强增韧的作用。     

TiB2基金属陶瓷的显微结构与力学性能

以Fe-Ni-Ti-Al 为助烧剂, 用热压的方法制备了TiB2 基金属陶瓷。研究了烧结温度、烧结时间、助烧剂对材料显微结构和力学性能的影响, 初步分析了TiB2 基金属陶瓷的增韧机理。结果表明, 随着烧结温度的提高, 材料弯曲强度降低, 洛氏硬度升高;随着烧结时间延长, 弯曲强度出现峰值。SEM、EDS 观察表明, 助烧剂中的Ti 避免了Fe₂B、Ni₂₃B₆ 等脆性相的生成, Al 有除氧的作用。裂纹偏转和裂纹桥联是TiB2 金属陶瓷重要的增韧方式。     

热固性硅树脂压注法制备多孔硅基陶瓷型芯研究

以石英玻璃粉为基体, 热固性硅树脂为增塑剂, 利用压注方法制备了多孔硅基陶瓷型芯, 研究了烧结温度和保温时间对样品性能的影响。研究结果表明: 随着烧结温度的升高, 反玻璃化进程加快, 在烧结温度1250℃, 随着保温时间的延长, 玻璃相发生了转变, 逐渐析出方石英, 且含量不断增加; 样品的线收缩率和失重随烧结温度的升高略微增加, 但烧结时间的影响较小。样品的失重主要是由于硅树脂的分解引起的。在1250℃烧结10 h后, 得到样品的收缩率为0.93%, 显气孔率为32.8%, 抗弯强度为9.08 MPa。     

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的制备研究

采用Ti(C,N)纳米粉末制备Ti(C,N)基金属陶瓷.研究了烧结温度、保温时间和升温速度等工艺参数对含10wt％纳米粉末的Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响,得到优化烧结工艺为1450℃,保温75min,升温速度3℃/min.用优化工艺制备的Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度提高了约36.7％,增强机理主要表现为细晶强化、弥散强化和固溶强化.     

反应烧结法制备(AlN,TiN)-Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,Al₂O₃为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al₂O₃的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N₂气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(K_IC)为6.5MPa·m1/2。     

多孔铝基陶瓷型芯的制备及其性能

为了解决铝基陶瓷型芯难于烧结和不易脱芯的难题, 在样品中加入了一定量的SiO₂. 利用干压法制备了多孔氧化铝基陶瓷型芯样品, 研究了不同SiO₂的添加量、烧结温度和保温时间对样品性能的影响. 研究结果表明: 经1500℃烧结保温2 h和1600℃烧结降温2 h的样品, 其线收缩率变化不大. 经1700℃烧结保温2 h的样品, 由于SiO₂的挥发导致样品的气孔率升高, 抗弯强度明显降低. 经1500℃烧结保温2 h的样品综合性能最好, 当SiO₂添加量为10wt%时, 样品的线收缩率为1.1%, 抗弯强度为63 MPa, 气孔率为35.5%, 体积密度为2.29 g/cm³; 当保温时间≥4 h时, 其线收缩率、抗弯强度、气孔率和体积密度变化不大, 有望成为高温型芯的候选材料.     

Characterization of three- and four-point bending properties of porous metal fiber sintered sheet

A novel porous metal fiber sintered sheet (PMFSS) with high porosity was fabricated by the solid-state sintering method of copper fibers. In this study, both three- and four-point bending setup were established to characterize the bending properties of PMFSS. Similar three stages in the three- and four-point bending fracture process were observed for the PMFSS with 80% porosity sintered at 900 °C for 60 min. Comparing with the three-point bending, it is found that much smaller bending force was obtained in the four-point bending test under the same displacement conditions. Moreover, the porosity and sintering parameters were also varied to investigate the influence on the bending properties of PMFSS. Both three- and four-point bending strength were found to be decreased with increasing porosity ranging from 70% to 90%. Higher sintering temperature produced higher bending strength for the PMFSS sintered in the temperature range of 700–1000 °C. Besides, the extension of holding time also could slightly affect the bending strength.     

CaO对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷惰性阳极。研究了CaO的添加量和烧结温度对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷的物相组成、 致密度和力学性能的影响。结果表明, CaO含量在小于5.0wt%范围内, 烧结样品由Ni、 NiO和NiFe₂O₄组成。CaO掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷具有明显的助烧作用。当烧结温度为1250℃时, CaO掺杂量为1.0wt%的样品致密度达到最大值97.87%, 继续增加CaO掺杂量将导致材料致密度的下降。当烧结温度从1250℃提高到1350℃时, 当CaO掺杂量小于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而增加; 当CaO掺杂量大于或等于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而降低。提高烧结温度和添加CaO均能促进陶瓷相晶粒长大。样品在1250℃烧结时, 其抗弯强度在CaO掺杂量为1.0wt%时达到极大值为150.66MPa。     

WC-40%Al2O3复合粉末二步热压烧结

以高能球磨机械合金化制得的WC-40%Al₂O₃复合粉末为原料,采用二步热压烧结法制备复合块体。首先将粉末坯体在压力条件下加热到较高的温度 T₁,获得相对致密的坯体结构,此时存在临界的可收缩气孔,然后将其保温在一个相对较低的温度 T₂,通过低温保温实现致密化。由于烧结过程温度相对较低,晶粒长大被有效抑制。采用XRD、SEM、扫描探针（SPM）对复合材料的物相、微观结构进行表征,并进行正交实验分析第二步烧结温度以及保温时间对复合块体微观组织和力学性能影响。结果表明：当 T₁=1600 ℃、T₂=1450 ℃保温6 h时,WC-40%Al₂O₃复合材料成形致密度达到99.03%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.36 GPa和10.4 MPa·m^1/2,抗弯强度为1162.1 MPa.     

基于第一抗热震因子的BN纳米管/Si_3N_4复合材料抗热震性能评价

利用Kingery抗热震断裂理论构建了BN纳米管(BNNTs)强韧化陶瓷复合材料的第一抗热震因子模型,通过真空热压烧结法制备了四组BNNTs含量分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的BNNTs/Si_3N_4复合材料,并采用水浴淬冷法和三点弯曲法测试了复合材料的抗热震性能(震后弯曲强度和临界热震断裂温差)。测试结果验证了在急剧加热和急剧冷却条件下第一抗热震因子模型的正确性。结果表明:添加BNNTs使BNNTs/Si_3N_4复合材料第一抗热震因子增大,抗热震性能提升。分布在晶界上的BNNTs起到裂纹钉扎、桥联和裂纹偏转作用,增加了裂纹扩展的阻力;纳米管孔隙的存在改变了裂纹扩展路径,提高了BNNTs/Si_3N_4的断裂韧度,从而有效提高了其抗热震断裂能力。     

放电等离子烧结高合金工具钢的组织与性能

本文研究了放电等离子烧结（SPS）参数对HGSF01高合金工具钢致密度、硬度的影响规律,以及烧结态HGSF01高合金工具的显微组织、抗弯强度和摩擦磨损性能。结果表明：材料的致密度随烧结温度的升高和保温时间的延长呈上升趋势,而硬度则是先升高后降低;经SPS得到的材料晶粒细小,晶粒尺寸约为5μm,碳化物颗粒细小、均匀、弥散分布在基体上;烧结态材料的抗弯强度比电渣重熔态材料提高了一倍,耐磨性比电渣重熔态材料略有提高。