添加聚醚醚酮对Al_2O_3陶瓷组织及性能的影响（英文）EI北大核心CSCD

为改善氧化铝陶瓷的耐磨性和耐蚀性,用喷雾造粒的方法将PEEK(聚醚醚酮)加入到由亚微米氧化铝粉末制备的团聚粉中,制备了Al_2O_3陶瓷基复合涂层材料。用扫描电子显微镜分析了复合材料的组织结构,测试了复合陶瓷涂层的耐磨性和耐腐蚀性,并与纯氧化铝的性能进行对比。结果表明:添加PEEK的Al_2O_3复合陶瓷涂层在磨损试验中的摩擦系数低于Al_2O_3陶瓷,摩擦磨损更稳定,耐磨性更高,在20和30 N载荷下,复合涂层的平均摩擦因数分别为0.593 0和0.589 6,降低了15.8%和15.6%,平均磨损量分别降低了15.7%和17.6%;相对于Al_2O_3陶瓷涂层,复合陶瓷涂层的自腐蚀电位提高15.3%,电流密度降低47.5%,耐腐蚀性提高。     

石墨烯与氧化铝陶瓷基复合材料的性能研究

笔者通过多种方法制备石墨烯,并分别将不同方法制备的石墨烯与氧化铝混合得到新型复合陶瓷,进一步扩展了石墨烯的研究和应用范围。通过研究不同烧结工艺对石墨烯Al_2O_3复合陶瓷材料摩擦磨损、硬度、致密度、物相组成和微观组织的影响规律,在提高Al_2O_3基陶瓷材料力学性能的同时,对氧化铝基陶瓷材料的制备工艺进行优化,减少了Al_2O_3基陶瓷材料烧结能耗、缩短了制备周期、从而降低了生产成本。其不同的补强作用机理,为进一步研究石墨烯氧化铝复合陶瓷材料以及提高Al_2O_3基陶瓷材料的力学性能提供了一定的理论指导。同时我们还通过控制石墨烯的制备方法,在不同烧结工艺条件下烧结制备石墨烯氧化铝复合陶瓷材料,并对其进行测试分析,对于促进Al_2O_3基陶瓷材料的发展同样具有重要的理论意义与实际应用价值。     

ZrO2增韧Al2O3陶瓷耐磨性的研究

本文对五种不同含量ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷在磨粒磨损条件下的耐磨性进行了试验研究。试验结果表明,ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷的磨损机理不同于金属,它并不是简单的显微切削机理或犁沟机理,其耐磨性与陶瓷的硬度和弹性模量没有单调的依赖关系,而与材料的断裂韧性和抗弯强度呈现比较一致的趋向关系。扫描电镜对摩擦表面和抗弯断口的对比观测表明,ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷磨损破坏机理属于一次性脆性断裂机理。因此,欲提高该陶瓷的耐磨性应当着重于提高陶瓷的韧性和强度。利用ZrO_2的马氏体相变,可望提高陶瓷的韧性和强度,故可望提高Al_2O_3基陶瓷的耐磨性。     

氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性

利用SiC和Al2O3纳米粉末在空气中通过反应烧结法制备了氧化铝陶瓷和氧化铝/0.96～8.7 2vol.%莫来石复合陶瓷。通过磨粒磨损试验测定了样品的耐磨性,观察了样品的磨损表面,测量了磨损表面的剥落面积比率。磨损率可以用磨损表面的剥落面积比率定量表示。相对于氧化铝陶瓷,氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性有很大提高,主要是由于减小了剥落面积比率。     

镁合金表面纳米Al2O3陶瓷涂层的制备及耐磨性研究

采用热化学反应法在MB2镁合金表面制备了含有纳米Al2O3粒子的陶瓷涂层。采用XRD分析了微米Al2O3陶瓷涂层和纳米Al2O3陶瓷涂层的相结构,并测试了这两种涂层的耐磨性及耐热冲击性。结果表明,微米级Al2O3陶瓷涂层磨粒磨损及黏着磨损耐磨性相对于镁合金基体分别提高了14%及47%,且涂层中有新相MgMnSiO4生成;纳米Al2O3陶瓷涂层耐磨性及耐热冲击性优于以微米粒子制备的陶瓷涂层,磨粒磨损及黏着磨损耐磨性相对于基体分别提高了55%及100%,涂层中产生新相Mg2SiO4和Al2SiO5。     

钙长石涂层预应力增强建陶瓷砖

采用方解石、石英、氧化铝原料制备钙长石涂层,通过调控涂层的组成对坯体产生压应力来提高陶瓷弯曲强度。研究了料浆黏结剂种类、涂层中的Al_2O_3含量、弹性模量、涂层与基体的截面比等因素对涂层制备及陶瓷弯曲强度的影响。结果表明:当涂层配方中Al_2O_3含量为17.5%(质量分数)、1%PVA作为黏结剂、烧结工艺为1 200℃保温0.5 h时,可获得厚度约80μm的钙长石涂层,制得的陶瓷样品硬度为630 kg/mm~2,弯曲强度从(62±3) MPa提升至(107±4) MPa,提升幅度为72.6%。     

Al2O3—TiB2陶瓷刀具材料的研制及其耐磨性能研究

本文研制成功了一种新型陶瓷刀具材料即Al_2O_3-Ti B_2陶瓷刀具材料。文中讨论了该材料的研制方法,力学性能和微观结构特点,并对该材料的磨损行为和磨损机理进行了研究。结果表明:Ti B_2粒子的弥散可以明显提高该材料的耐磨性。加工淬火钢时该材料的抗磨损能力明显优于Al_2O_3-TiC陶瓷刀具材料。Al_2O_3-Ti B_2陶瓷刀具材料的磨损过程主要受粘着、耕犁和微破损机制的控制。     

烧结温度和TiO_2掺杂量对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用Mg O–Cu O–TiO_2添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备氧化铝(Al_2O_3)陶瓷。研究了TiO_2掺杂量和烧结温度对氧化铝陶瓷材料微观结构、相组成和介电性能的影响。结果表明:掺杂适量的TiO_2有利于Al_2O_3陶瓷晶粒生长以及致密化。随着TiO_2添加量的增加,烧结体致密度、介电常数和Q·f值都呈现先升高后降低趋势,随着温度的升高,Al_2O_3陶瓷样品致密度也呈先升高后降低趋势。当烧结温度为1 500℃、TiO_2掺杂量为0.8%(质量分数)时,Al_2O_3陶瓷样品的综合性能良好:相对密度为97.89%,介电常数为9.89,品质因数Q·f为38 028 GHz。     

SiC复合陶瓷涂层的制备与实验研究

本文利用等离子喷涂技术制备SiC复合涂层。SiC是一种超硬材料,同时是一种耐高温材料,其具有优良的抗氧化和抗热震性能,但由于SiC没有物理熔点,2545℃分解,采用喷涂的方法不易制备优良的涂层。本文采用添加金属、陶瓷等助剂,用等离子喷涂的方法制备SiC-Y_2O_3-AI_2O_3复合涂层和SiC-FeAl复合涂层,通过XRD对其成分结构进行检测。结果表明SiC成功进入涂层内部,所得到的涂层中SiC-FeAl复合涂层具有非常好的抗热震性能。SiC-Y_2O_3-Al_2O_3复合陶瓷涂层抗高温热震性比较好,硬度和耐磨性很高。     

Al2O3／Si3N4系纳米—亚微米复合陶瓷的制备与性能

用平均粒径为0.5μm的α-Al_2O_3及平均粒度为0.7μm的α-Si_3N_4粉制备出具有纳米相弥散的Al_2O_3基复合陶瓷,其弥散相尺度下限为60μm左右。用XRD,SEM,STEM分析了复合陶瓷的物相与结构。性能测定结果表明:1300℃下复合陶瓷的弯曲强度是纯Al_2O_3瓷的2.5倍以上,并在1200℃仍保持460MPa的强度。     

等离子喷涂碳纤维增强氧化铝涂层制备及性能研究

以短切碳纤维和纳米氧化铝为原料,采用喷雾干燥方法制备了氧化铝和氧化铝-5 wt%碳纤维喷涂喂料;利用等离子喷涂工艺制备了氧化铝和氧化铝-5 wt%碳纤维涂层,并对所制备的涂层进行了力学性能和摩擦学性能对比分析;利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对喷涂喂料﹑涂层微观形貌及磨损形貌进行了表征。结果表明,运用喷雾干燥所制备的陶瓷喂料粒度分布均匀,且碳纤维存在于复合喂料中;所制备涂层各层间界面结合良好,且复合涂层中碳纤维与涂层结合良好。与无碳纤维的氧化铝涂层相比,碳纤维的加入使得涂层力学性能得到大幅度提高,且有效降低了涂层的摩擦系数﹑明显提高了涂层的耐磨性。     

人工关节滑液条件下细晶氧化铝陶瓷摩擦磨损性能

用放电等离子烧结技术制备了2种不同晶粒尺寸(平均晶粒尺寸为0.6μm的细晶氧化铝和2.0μm的粗晶氧化铝)的氧化铝陶瓷。通过往复摩擦磨损实验研究了2种氧化铝陶瓷在人工关节滑液环境下的摩擦学性能和磨损机制。结果表明：相同的摩擦压力和时间条件下(60 N,30 min),细晶粒和粗晶粒氧化铝陶瓷的平均摩擦系数分别为0.245和0.250,细晶粒氧化铝陶瓷耐磨性能优于粗晶粒氧化铝陶瓷,磨损量(20×10–3 mm3)仅为粗晶粒样品的1/2;2种氧化铝陶瓷磨损机制均为摩擦初期的微裂纹控制的晶粒拔出、脆性断裂及后期的塑性变形机制。     

纳米TiN改性Al2O3-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。     

干摩擦及水润滑下氧化锆-氧化铝层状复合陶瓷的摩擦学行为

研究了氧化锆氧化铝三层结构层状复合陶瓷在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能和磨损机制，并比较了氧化锆-氧化铝单层陶瓷在相同条件下的摩擦学性能。结果表明：相同条件下，层状陶瓷的摩擦系数和磨损率均低于单层陶瓷，根本原因在于层状陶瓷表面的压应力导致的韧性提高和磨损表面剪切应力的降低。水润滑可以有效地降低复合陶瓷的摩擦磨损，主要原因是由于水引起主导磨损机制发生变化，由干摩擦时的磨粒磨损和粘着磨损转变为摩擦化学磨损和疲劳磨损。     

电沉积(Fe-Ni)-Al_2O_3复合镀层及其摩擦磨损性能的研究

对(Fe-Ni)-Al_2O_3复合镀层的制备工艺及其摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明,根据传统的电镀工艺,悬浮在酸性氯化物电解液中的Al_2O_3,微粒能与Fe、Ni共沉积形成(Fe-Ni)-Al_2O_3复合镀层,通过正交试验,确定了制备复合镀层的最佳工艺参数。与Fe-Ni合金镀层和45~#淬火钢相比,(Fe-Ni)-Al_2O_3复合镀层具有良好的耐磨性和减摩性。     

不同晶型纳米Al_2O_3的制备及其对环氧树脂耐磨性能的影响

以硫酸铝和硝酸铝为铝源,尿素为添加剂,聚乙二醇(PEG-6000)为分散剂,采用两步水热法制备前驱体γ-AlOOH,再高温煅烧得到不同晶型纳米氧化铝粉末。运用SEM、XRD、EDS对煅烧前后样品的形貌、物相、分散情况进行表征。采用环块型摩擦磨损试验机(MRH-3)研究了纳米氧化铝对环氧树脂基复合材料摩擦性能的影响。结果表明:采用两步水热法制得了粒径约为300 nm的α-Al_2O_3和长度约为400nm的γ-Al_2O_3,产物分散性好、分布均匀;利用环块型摩擦磨损试验机对α-Al_2O_3填充环氧树脂复合涂层进行表征,结果表明,当氧化铝填料量为环氧树脂的3%(m/m)时,磨损率最低为2.3×10~(-5)mm~3/(N·m)。     

纳米Al_2O_3/SiO_2混杂填充环氧树脂耐磨材料的制备与研究

本文制备了Al_2O_3/SiO_2混杂颗粒填充的环氧树脂基材料,并通过磨损试验机和扫描电子显微镜研究了材料的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明:采用KH570表面改性的纳米Al_2O_3/SiO_2混杂颗粒填充分散良好;Al_2O_3/SiO_2质量分数为10%时,环氧树脂材料的磨损率为2.71×10~(-6)mm~3/(N·m),摩擦系数为0.25,显著提高了环氧树脂的抗磨损性能,且硬度提高到了85D;环氧树脂基复合材料磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主。     

氧化铝/氧化石墨烯复合陶瓷的制备及性能

以Al_2O_3为原料,采用水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制备Al_2O_3/石墨烯e(GS)复合粉体。通过Fourier变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Al_2O_3/GS复合粉体的物相组成和显微结构进行表征。采用热压烧结技术制备了Al_2O_3/GS复合陶瓷。研究了不同含量GS对复合材料性能的影响,测试了材料的室温力学性能。结果表明,当GS在Al_2O_3/GS复合粉体中的质量分数为0.75%时,复合陶瓷具有最高的抗弯强度和断裂韧性,其值分别为460.8 MPa和7.9 MPa·m~(1/2)。     

氧化铝溶胶浸渍法制备氧化铝纤维的工艺研究

为了制备高性能Al_2O_3纤维隔膜,以粘胶纤维为模板,以铝粉、氯化铝、酸性硅溶胶和去离子水制备的Al_2O_3质量分数为10%、15%和20%的氧化铝溶胶为浸渍液,采用浸渍法制备了氧化铝纤维,研究了浸渍液中Al_2O_3的质量分数和煅烧温度(500、900和1 300℃)对氧化铝纤维的影响。结果表明,粘胶纤维在w(Al_2O_3)=15%的Al_2O_3溶胶中浸渍,经1 300℃煅烧后的Al_2O_3纤维表面光滑,直径均匀,纤维的形态较好;随着煅烧温度的升高,Al_2O_3纤维由无定形态向晶态转变。     

氧化铝填充量对盆式绝缘子用环氧复合材料电气性能的影响

Al_2O_3是特高压盆式绝缘子用环氧复合绝缘材料的关键无机填料,Al_2O_3的填充会对环氧复合绝缘材料电气性能产生显著影响。本文制备了盆式绝缘子用氧化铝/环氧复合绝缘材料,对环氧复合绝缘材料进行了电击穿试验,研究了电击穿强度随Al_2O_3填充量的变化特性,并进一步研究了添加偶联剂对固化样品的电击穿特性的影响。研究结果表明,随着Al_2O_3填充量的增加,环氧树脂复合材料的电击穿强度逐渐降低;通过添加偶联剂,能够有效的提升环氧复合绝缘材料的电击穿强度。