O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌 ,研究了O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料的抗热震行为。结果表明 :O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料具有比较好的抗热震性能 ,其临界热震温差为 110 0℃ ;添加SiC10 %试样的抗热震性能优于含SiC 5%试样的抗热震性能     

Al2O3/TiC纳米陶瓷刀具材料的抗热震性能及断裂机理研究

用强度衰减法对Al2O3/TiC纳米陶瓷刀具材料的抗热震性能进行了详细的研究.热震实验表明该种材料的临界热震温差为340℃.当温差达到350℃时,强度有明显的下降.与微米级的材料相比,纳米材料的抗热震性能反而有所降低.通过对热震后试样表面的显微观察和表面热应力的估算发现,材料在烧结后冷却过程和热震过程中产生的热应力导致试样表面产生裂纹,从而导致了材料强度的下降.     

β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料的高温力学性能

设定β-SiAlON的z值为3,采用铝热还原氮化TiO2合成TiN,调整TiO2加入量分别为0、5%、10%、15%,在1500℃保温5h氮化反应烧结制备出TiN含量分别为0、4%、8%、12%的β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料,并研究了此复合材料的热态抗折强度(400~1400℃)和不同温差下(ΔT=200~1350℃)水冷1次的抗热震性。结果表明:TiN的生成降低了材料的显气孔率,显著提高了材料的抗折强度,这是由于TiN的颗粒弥散增强作用,其中TiN含量为8%试样的热态抗折强度最高。β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料残余强度保持率(ΔT=1100℃)略低于β-SiAlON结合刚玉复合材料,但两者保持在同一水平(50%~60%)。     

加入β-SiAlON对铝碳质材料性能的影响

以白刚玉、熔融石英(≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(≤0.15mm)、白刚玉(≤0.088mm和≤0.045mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088mm)以及添加剂为基质料,酚醛树脂作结合剂,在骨料与基质的质量比为35∶65的基础上,分别用0、7%、14%、21%、28%的矾土基β-SiAlON取代铝碳质材料中的石墨,经等静压成型后,试样于180℃固化24h,并在埋炭条件下于930℃热处理,研究了β-SiAlON加入量对处理后试样常温物理性能、抗氧化性、高温机械性能和抗热震性的影响。结果表明:(1)随着β-SiAlON加入量的增加,试样的显气孔率显著上升,体积密度降低,常温和高温抗折强度下降,抗氧化能力变差;(2)与原铝碳材料相比,加β-SiAlON的试样抗热震性均有所降低,但仍保持了良好的抗热震性,在1100℃热震温差下水冷3次和5次后的强度保持率均在90%和75%以上;(3)从降低C含量的角度考虑,在不显著降低铝碳材料性能的情况下,β-SiAlON加入量以7%左右较为适宜,此时试样仍具有较好的抗氧化性和高温抗折强度。     

O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌,研究了O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料的抗热震行为.结果表明O'-Sialon-ZrO2-SiC复合材料具有比较好的抗热震性能,其临界热震温差为1100℃添加SiC10%试样的抗热震性能优于含SiC5%试样的抗热震性能.     

3Y-ZrO2/Fe3Al复合材料的抗热震性能

采用残余强度法测试了单相3Y—ZrO2及3Y—ZrO2/Fe3Al复合材料的抗热震性能,并用诸抗热震参数(R,R'和R"')分析了抗热震性能与材料热力学性能参数之间的关系,同时分析了R阻力曲线与抗热震性能之间的相关性。结果表明:由于相变增韧与桥联增韧的协同作用,复合材料断裂韧性的明显提高,从而使临界热震温差△θc由单相3Y—ZrO2的220℃提高至3Y—ZrO2/30％(in volume)Fe3Al复合材料的450℃。R曲线中韧性初始值K0的升高预示着启动裂纹生长的能量的增大,对应于热震作用下裂纹成核能的提高及△θc的增大。R曲线愈陡,热震作用下裂纹扩展受到的阻力越大,材料的抗热震损伤能力越好。     

加入Si粉对Al2O3-SiAlON复合材料性能的影响

为了研究加入Si粉对Al2O3-SiAlON复合材料的烧结、高温力学性能、物相组成和显微结构的影响,以电熔白刚玉(3~1 mm、≤1 mm和≤0.043 mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.074 mm)和Si粉(d50=19.71μm)为主要原料,配制成Si粉加入量(质量分数)分别为0、2%、5%、8%和11%的5种试样;以纸浆为结合剂,经混练、成型、烘干和1 500℃保温3 h埋炭烧成后,测量试样的质量变化率、线变化率、显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、埋炭条件下的热态(400~1 400℃)抗折强度、应力-应变特性和抗热震性,并进行了XRD、SEM和EDS分析。研究显示:加入Si粉可以降低材料的显气孔率,提高材料常温强度尤其是高温抗折强度,改善材料的抗热震性;加入Si粉的试样在1 500℃埋炭煅烧过程中,单质Si转化为纤维状SiC和颗粒状SiAlON等非氧化物,对试样起到增强、增韧作用,有利于提高材料的高温力学性能和抗热震性。     

铝碳滑板的高温力学性能研究

采用高温弯曲应力-应变试验方法和水冷法研究了3种含碳滑板(2种铝碳质,1种铝锆碳质)在不同温度下的应力-应变关系、抗折强度以及不同热震温差下的抗热震性能。结果表明1)含碳滑板材料在室温~1400℃的应力-应变关系分为弹性变形和塑性变形两个阶段在弹性变形的温度段,其断裂方式是典型的脆性断裂;在塑性变形的温度段,其断裂方式呈现韧性断裂特征;2)随着温度的升高,含碳滑板材料的热态抗折强度首先略有增大,到达转折温度(800℃)后开始减小,1400℃时试样的热态抗折强度约为13MPa;3)在ΔT=1200℃(水冷)条件下,铝碳滑板热震后的抗折强度保持率为43%,引入ZrO2可以改善其抗热震性,而用特级高铝矾土熟料部分替代刚玉会降低其抗热震性。     

不同形态ZrO2复合Al2O3陶瓷的抗热震性设计与表征

采用湿化学方法制备了具有不同团聚度及稳定度的氧化锆陶瓷粉体,并将其复合到氧化铝基体中的结构微气孔,以同时提高材料的抗热震性能与强度。研究表明：水洗复合材料的抗热震性能更为优越。其原因在于团聚氧化锆的形成,这也得到显微结构证实。运用函数构造建立了含裂纹脆性材料的具有普话意义的热震方程,进而探讨了几类复合材料的抗热震行为的表征和模拟。     

加入α-Al_2O_3和Cr_2O_3对镁质材料性能的影响

以烧结镁砂、镁铝尖晶石、电熔镁砂细粉、活性α-Al2O3粉和Cr2O3粉为原料,以亚硫酸纸浆废液为结合剂,于1 760℃保温110 min烧成后制备了镁质材料,并研究加入α-Al2O3和Cr2O3对复合材料的性能特别是抗热震性、抗蠕变性和高温强度的影响。结果表明:在镁质材料中添加α-Al2O3和(或)Cr2O3均能提高材料的抗热震性、高温强度和抗蠕变性;在添加α-Al2O3的条件下复合引入Cr2O3时,有利于镁质材料高温抗折强度和抗蠕变性的提高,但抗热震性有所降低,当复合引入7.5%质量分数的α-Al2O3和3%质量分数的Cr2O3时,镁质材料的综合高温性能较好。