B4C含量对ZrB2陶瓷微观结构及力学性能的影响

针对ZrB₂陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB₂陶瓷烧结致密化的问题,添加B₄C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB₂陶瓷材料,研究B₄C含量(w(B₄C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B₄C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB₂晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B₄C含量增加,ZrB₂陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B₄C)为7%时,ZrB₂晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B₄C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。     

WC含量对TiCN-HfN金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响

采用热压烧结技术制备了TiCN-HfN-WC金属陶瓷刀具材料, 研究了WC含量(质量分数)对金属陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: TiCN-HfN-32%WC金属陶瓷刀具材料由TiCN、(Ti, Hf, W)(C, N)、WC和MoNi组成, 材料中还含有极少量的(Ti, Mo, W)(C, N)固溶体, 材料内部形成了网状骨架结构。随着添加WC质量分数的增加, 材料中晶粒粒度降低, 添加WC可抑制材料中TiCN晶粒的生长, 起到细化TiCN晶粒的作用; 材料的相对密度、硬度和断裂韧度都具有先增大后减小的变化趋势, 材料的抗弯强度逐渐增大。当WC质量分数为32%时, 材料具有相对较好的综合力学性能, 其硬度为20.2GPa, 断裂韧度为7.1MPa·m1/2, 抗弯强度为1581.3MPa。     

无压烧结制备透辉石增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料

采用温度梯度无压烧结工艺制备了透辉石增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料,探讨了其烧结致密化特性,对无压烧结后材料的硬度、断裂韧度和抗弯强度进行了测试和分析;分析了复合材料力学性能随透辉石含量变化的关系;探讨了复合材料断面断裂方式的变化对其力学性能的影响.与纯Al2O3相比,透辉石/ Al2O3复合材料的力学性能得到明显提高,其中AD3[97% Al2O3 + 3%(体积分数)透辉石]综合力学性能较好,其硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为15.57 GPa、417 MPa和5.2 MPa·m1/2.力学性能提高的主要原因是添加相与Al2O3基体之间界面反应的发生以及透辉石对复合材料的晶粒细化效应.     

高能球磨制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷及其组织和力学性能

以亚微米级WC粉、Al2O3粉、Cr粉、Mo粉与Ni粉为原料,采用高能球磨+热压工艺制备WC/Al2O3-Cr-Mo-Ni金属陶瓷材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析材料的物相组成和显微组织结构以及断裂方式,研究粘结相Ni和陶瓷相Al2O3的含量(均为质量分数)对该材料力学性能和微观结构的影响。研究表明:金属陶瓷的抗弯强度及断裂韧性随Ni含量增加而提高,随Al2O3含量增加而降低,硬度的变化趋势则相反。当Ni含量为7%、Al2O3含量为10%时,该金属陶瓷具有良好的综合性能,抗弯强度为567 MPa,断裂韧性为7.46(MPa.m1/2),维氏硬度为15.24 GPa,基本达到现用模具材料的水平。随着Ni含量增加,金属陶瓷的断裂方式由沿晶断裂向沿晶断裂与穿晶断裂相混合的方式转变。     

制备工艺对B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能的影响

采用热压法制备了10%(质量分数)TiC/4.7%(质量分数)Mo增强B4C基陶瓷,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对力学性能的影响.烧结温度由1 800℃提高到1 900℃时,复合材料的抗弯强度由590MPa提高到705MPa;当烧结温度升至1 950℃,强度反而下降;硬度和韧度随烧结温度升高而提高.在烧结温度为1 900℃压力为35MPa保温时间由15min提高到45min时,抗弯强度由600MPa提高到705MPa;进一步增加保温时间,抗弯强度随保温时间的增加而下降;硬度和韧度随保温时间延长而提高.烧结压力对复合材料力学性能的影响较小.当烧结参数为1 900℃、45min、35MPa,B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料抗弯强度、硬度、断裂韧度、相对密度分别为705MPa、20.6GPa、3.82MPa·m1/2、98.2%.     

碳含量对Mo2FeB2基金属陶瓷的影响

采用真空烧结工艺制备了4种不同碳含量0、0.25%、0.5%、1%(质量分数，下同)的Mo₂FeB₂基金属陶瓷，研究了碳含量对金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着碳含量的增加，金属陶瓷的液相形成温度降低，金属陶瓷的硬度和抗弯强度呈先增大后降低的趋势。当碳含量为0.5%时，硬质相和粘结相两相组织分布最为均匀致密，金属陶瓷的硬度和抗弯强度最佳(88.5 HRA, 1 858.5 MPa)。当碳含量增加到1%时，过量的碳与Fe形成了脆性Fe₃C相，导致组织粗化和力学性能降低。     

Si_3N_(4(p))/SiC_((w))强韧化MoSi_2基复合材料的显微组织与力学性能

采用热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机等研究了复合材料的显微组织、硬度、断裂韧度和抗弯强度,并对其强韧化机理进行了初步探讨。结果表明,复合材料结构致密,强化相与MoSi2之间没有新相生成,力学性能较纯MoSi2得到大幅度提高,其中MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)复合材料具有最好的抗弯强度和断裂韧度,分别为427MPa和10.4MPa.m1/2。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化。     

Fe-Cu-Sn烧结体的显微组织与力学性能

分别采用水雾化Fe-30%Cu合金粉末和单质Sn、Fe、Cu元素粉末为原料制备Fe-Cu-Sn合金,研究原料粉末和Sn含量(质量分数)对Fe-Cu-Sn烧结体致密度、冲击韧性、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:与采用元素混合粉末相比,采用合金化程度较高的Fe-30%Cu(质量分数,下同)合金粉末为原料能大幅提高850℃烧结的Fe-Cu-5%Sn合金的致密度和力学性能,其致密度由82.8%提高到94.3%,硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高52%、84%和109%;当Sn的质量分数w(Sn)为3%～15%时,随着Sn质量分数增加,合金的硬度增大,冲击韧性和抗弯强度先增加后减小,其中w(Sn)为5%时,其抗弯强度和冲击韧性都较高,分别为977 MPa和11.6 J/cm2。当烧结体为双重结构组织时,其力学性能显著提高。     

La_2O_3添加量对Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金组织与力学性能的影响

以羰基铁粉、钼铁粉、铬铁粉、钒铁粉、锰铁粉、石墨和稀土La_2O_3为原料,采用真空烧结法制备La_2O_3改性Fe-3Mo-3Cr-0.6V-0.5Mn-0.8C合金,研究La_2O_3添加量(0.1%~0.7%,质量分数)对合金密度、硬度、组织结构以及力学性能的影响。结果表明,随La_2O_3添加量增加,合金的晶粒度明显减小,密度、硬度与抗弯强度都出现"双峰值效应"。当合金中加入0.1%La_2O_3时,合金具有最高的密度6.79 g/cm3和较高的硬度(HB)240,抗弯强度达到最大值2 300 MPa,比不含La_2O_3的合金抗弯强度提高近12%,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为穿晶-沿晶断裂的复合断裂形式。     

WC质量分数对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金低压烧结方法制备Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷, 结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察、能谱(energy dispersive spectrum, EDS)分析、力学及磁学性能测试, 研究了WC质量分数从0增大到20%的过程中, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷的显微组织、力学性能及磁学性能变化。结果表明, 经1420℃低压烧结1 h后, Ti(C_0.7N_0.3)基金属陶瓷显微组织有明显的芯/壳结构, 且随着WC质量分数增大, 黑色硬质相数量及体积减小, 环形相和黏结相体积增大。WC质量分数从0增大到20%的过程中, 硬度先增大后减小, 抗弯强度先增大后趋于稳定, 饱和磁化强度逐渐减小, 矫顽磁力逐渐增大。WC质量分数为15%时, 力学性能最佳, 其中HRA 91.6, 抗弯强度2160 MPa。     

纳米非晶Si2N2O粉末的SPS烧结及烧结体性能研究

通过低温还原,以Si₂OCl₆为原料,以Na溶液为还原剂,在液氨溶液中成功合成了纳米非晶态Si₂N₂O粉末.在不加任何烧结助剂的条件下,通过放电等离子体烧结,得到了致密的陶瓷块体.制得的纳米非晶粉末颗粒尺寸约为20 nm,XRD结果显示样品在1 100 ℃开始晶化.进一步考察了不同烧结温度下陶瓷的抗氧化性和力学性能,致密块体在1 600 ℃下经过20 h氧化后,其增重仅有1.1 %,烧结块体的力学性能随着烧结温度的增加而迅速增加,当烧结温度高于1 500 ℃时,继续增加烧结温度力学性能的增加趋势变得平缓. 1 500 ℃烧结样品的维氏硬度、强度和断裂韧性分别达到了19.6 GPa, 440 MPa和4.1 MPa·m1/2.      

机器人覆盖件用金属陶瓷模具材料的研究

以微米Al₂O₃为主要原料,微米金属Cr和W为主要添加物,采用热压烧结工艺改性制备了机器人覆盖件用氧化铝挤压金属陶瓷模具材料,研究了该金属陶瓷模具材料的强度、断裂韧性、硬度及耐磨性等力学性能,并分析了该材料磨损试样表面的微观结构。结果表明:当微米Al₂O₃添加量（质量分数）为65%,金属Cr和W添加量均为12.5%,烧结温度为1640 ℃时,所制备的试样综合性能最佳,其中相对密度为99.8%,抗弯强度为805.6 MPa,断裂韧性为14.5 MPa·m1/2,硬度为11.2 GPa;金属W和Cr形成的金属第二相在摩擦磨损过程中能产生机械冷焊作用,大大提高了模具材料的耐磨性能。     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

氧化锆含量对钼合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含不同质量分数氧化锆（ZrO₂）的钼合金棒材,通过拉伸力学性能测试、硬度测试、光学显微镜观察等分析手段,研究了ZrO₂含量对钼合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:ZrO₂的添加细化了钼合金晶粒,随着ZrO₂质量分数的增加,钼锆合金的硬度和室温抗拉强度增加。当ZrO₂质量分数为2.5%时,钼锆合金的硬度达到最大值（HV₁₀ 240）,抗拉强度达到最大值（820 MPa）。     

Effects of Processing Technology on Property and Microstructure of Rare Earth Containing Ceramic Composite

Effects of processing technology on the properties such as relative density, flexural strength, fracture toughness, hardness, etc. and the microstructure of rare earth yttrium containing Al2O3/(W, Ti)C ceramic composite were experimentally investigated. It suggests that different processing parameters can undoubtedly result in different microstructures and different mechanical properties of the material. Under the experimental conditions, the suitable hot pressing temperature is 1720 ～ 1780 ℃, the time duration is 10 ～ 30 min and the hot pressing pressure is 30 ～ 35 MPa. The corresponding relative density can even be higher than 98 %. With SEM and TEM observation, each phases in the ceramic material is found to be in fine grains and distribute homogeneously. Typical fracture feature of the material is the mixture of both intergranular and introgranular fracture. Additionally, the existence of rare earth yttrium containing nanometer or sub-micron meter sized ceramic grains, dislocations and spontaneous microcracks can also contribute to the further improvement of the mechanical properties of the ceramic composite.     

添加ZrO2对Si3N4复合陶瓷材料力学性能的影响

通过无压烧结制备了ZrO2-Si3N4复合陶瓷材料,并以排水法、SEM和DDL100型万能拉伸机进行表征。研究了ZrO2含量对Si3N4陶瓷的致密度、显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着ZrO2含量的增加,Si3N4陶瓷致密度增加;抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,当ZrO2含量达到10%时,Si3N4的抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为362MPa和7.0MPa.m1/2。ZrO2增韧Si3N4陶瓷的机制为应力诱导相变。     

Mechanical Behaviors of ZrO2-Al2O3 Ceramic Composites with Y2O3 as Stabilizer

Forlongthebrittlenessofceramicmaterialshasstoodinthewayofindustrialapplicationanddevelop ment.However ,inrecentyears ,suchprogressasthephasetransformationtougheningofzirconia ,thedis persionofparticletougheningandthefiberorwhiskertougheninghavewellimprove…