热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成和显微结构研究

本实验采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并将Fe3Al粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样,对Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成,显微结构和力学性能进行研究.结果表明采用机械合金化工艺球磨60h后得到Fe-Al金属间化合物粉末.并经过800℃和1000℃热处理后得到Fe3Al金属间化合物粉末.经过热压烧结后得到的Fe3Al/Al2O3复合材料块材主要有Fe3Al相和Al2O3相.Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构均匀致密.Fe3Al晶粒均匀分布在Al2O3基体中,Fe3Al晶粒的平均颗粒尺寸为3～4μm,而Al2O3基体颗粒尺寸为4～5 μm.随着基体中Fe3Al合金含量的增加,Fe3Al/Al2O3复合材料的密度和相对密度逐渐增加;Fe3 Al/Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的洛氏硬度和弹性模量逐渐降低.Fe3Al/Al2O3复合材料具有较高的力学性能是由于复合材料具有均匀致密的显微结构.     

铝系金属间化合物及其在Al2O3陶瓷中的应用

从铝系金属间化合物的基本性质出发,概述了铝系金属间化合物/Al2O3陶瓷基复合材料的性能、显微结构、制备工艺及金属间化合物对陶瓷补强增韧的机理,并指出其中存在的相应问题和预测其发展趋势。     

真空热压法原位合成铁基表面Ni_3Al涂层的研究

采用3Ni-Al体系通过真空热压法制备出铁基表面Ni_3Al金属间化合物涂层,研究了3Ni-Al体系的反应过程、涂层的微观结构和相组成、界面形貌及涂层性能。研究结果表明:3Ni-Al体系在真空热压过程中能完全反应,在Fe基体表面原位形成Ni_3Al金属间化合物涂层。涂层组织纯净、致密,与Fe基体之间形成良好的冶金结合。Ni_3Al涂层的硬度显著高于Fe基体的硬度,约为400 HV左右。     

Fe3Al/Al2O3复合材料的凝胶注模成型工艺研究

机械合金化法制备Fe3Al粉,用凝胶注模成型的方法制备Fe3Al/Al2O3复合材料.结果表明,用凝胶注模成型工艺制备出了Fe3Al/Al2O3复合材料,分散剂MN可以显著提高浆料的固相含量,固相含量对浆料流变性有重要影响,10% Fe3Al/Al2O3坯体的微观结构最均匀.     

热压温度和时间对Fe_3Al/Al_2O_3纳米复相陶瓷结构和性能的影响

以自制的纳米晶Fe3Al(有序DO3结构)为增强相,纳米粉Al2O3为基体相,采用热压烧结制备了Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷,研究了热压温度和时间对复相陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明:复相陶瓷的相组成为Fe3Al和Al2O3。热压温度为1400℃时,部分晶粒尺寸从0.5μm增大到1μm,板片状Al2O3晶粒消失;热压时间为60min时,晶粒尺寸趋于一致,为1μm左右,呈现出较致密的准球形堆积状态。随着热压温度的升高或热压时间的延长,复相陶瓷的相对密度、Vickers硬度和断裂韧性均有不同程度的提高,最大值分别为93.31%,975MPa和8.30MPa·m1/2。对显微硬度压痕裂纹进行扫描电镜观察和分析表明:材料断裂韧性的提高,是通过对裂纹的偏转和吸收、超细晶韧化和Fe3Al的补强和增韧等方式进行的。     

等离子表面熔敷法制备Fe_3Al金属间化合物

采用在钢基体刷涂铝粉并应用等离子束表面加热技术,制备出了Fe3Al金属间化合物.利用光学金相显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪分析了涂层的显微组织结构.结果表明,所制熔敷层中存在细小针状或短线状分布的组织是Fe3Al金属间化合物,由于该组织存在,熔敷层表现出更高的结构强度.     

FeTiO3-Al-C系统的反应热力学及Al2O3-TiC/Fe 复合材料的制备

充分利用天然矿物钛铁矿（FeTiO3）中的铁和钛,采用反应烧结技术,成功制备了Al2O3-TiC/Fe陶瓷复合材料.在真空热压炉中实现了合成与烧结一体化,为陶瓷复合材料的低成本制备进行了有益的探索研究.对钛铁矿-Al-C系统的热力学过程进行了详细的理论分析.研究表明：系统主要发生铝热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,系统反应后热力学上最为稳定的物质为Al2O3,TiC和Fe;系统反应最高温度低于Al2O3的熔化温度.通过实验研究,分析了产物的物相、结构和性能.反应烧结的最终产物主要为TiC,Al2O3和Fe.此外,还有少量Fe-Al相,大部分为Al2O3.TiC晶体颗粒尺寸约为3～5 μm,分布较为均匀,Fe分布于Al2O3,TiC晶粒之间.Y2O3和Cr2O3添加剂可以提高复合材料的抗弯强度.     

Fe-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的研究现状与发展

Fe-Al金属间化合物具有许多优异的性能,而陶瓷材料如Al2O3,ZrO2,TiC,WC等也具有许多优秀的性能。所以可以将Fe-Al金属间化合物与陶瓷材料相复合制备Fe-Al金属间化合物/陶瓷复合材料。Fe-Al金属间化合物/陶瓷复合材料将具有Fe-Al金属间化合物和陶瓷材料的优秀性能。本文主要详细的介绍Fe-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺,性能和应用以及研究发展情况。本文主要介绍Fe-Al/Al2O3复合材料,Fe-Al/ZrO2复合材料,Fe-Al/TiC复合材料以及Fe-Al/WC复合材料的制备工艺和性能以及研究现状等。并对Fe-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的未来发展趋势和新型复合材料的研究和开发进行分析和预测。     

Ni-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术与研究发展现状简

Ni-Al金属间化合物具有优异的性能,而陶瓷材料如Al2O3,TiC,WC等也具有许多优秀的性能。所以可以将Ni-Al金属间化合物与陶瓷材料相复合制备Ni-Al金属间化合物/陶瓷复合材料。Ni-Al金属间化合物/陶瓷复合材料将具有Ni-Al金属间化合物和陶瓷材料的优秀性能。本文主要详细的介绍Ni-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺,性能和应用以及研究发展情况。本文主要介绍Ni-Al/Al2O3复合材料,Ni-Al/TiC复合材料,以及Ni-Al/WC复合材料的制备工艺和性能以及研究发展现状等。并对Ni-Al金属间化合物/陶瓷复合材料的未来发展趋势和新型复合材料的研究和开发进行分析和预测。     

金属间化合物增韧陶瓷材料的效果与机理

金属间化合物作为结构材料近几年倍受众多研究者重视,但作为第二相物质与结构陶瓷形成复合材料的研究却相对较少.本文是一篇关于金属间化合物增韧陶瓷的综述文章,对重要的金属间化合物如Ni3Al,MoSi2等的性能特点,用其增韧Al2O3,Si3N4等陶瓷材料的效果、机理作了重点分析、评述.     

Grain growth inhibition and mechanical property enhancement by adding ZrO2 to Al2O3 matrix

The critical amount and critical size of ZrO₂ for effective dragging of grain boundary migration occurred at 8 vol% addition for Al₂O₃ ceramic composite, pressureless-sintered at 1600°C for 2h. The fracture toughness was increased from 4·1 to 5·4 MPa m^1/2, and the flexural strength from 290 to 410 MPa at optimal conditions. The enhancement of mechanical properties is attributed to the stress-induced phase transformation toughening when ZrO₂ particles were located intergranularly. Al₂O₃ grain growth is inhibited by ZrO₂ particles pinning at the grain boundaries.     

烧结温度对氮化硅陶瓷球显微结构和力学性能的影响

以α-Si₃N₄粉为原料,纳米级Y₂O₃和Al₂O₃为烧结助剂,采用气压烧结工艺制备氮化硅陶瓷球,研究了烧结温度对陶瓷球显微结构及力学性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,陶瓷球的维氏硬度和压碎强度先提高后降低,断裂韧性不断提高。烧结温度为1780 ℃的陶瓷球综合力学性能最佳,其相对密度达到了99%,维氏硬度、断裂韧性和压碎强度分别为1 530 HV、7 MPa·m^1/2、296 MPa。     

钨添加对Si3N4陶瓷力学性能的影响及强韧化机理研究

为了增韧Si₃N₄基陶瓷材料,以钨(W)作为第二相材料,Y₂O₃-Al₂O₃作为烧结助剂,采用气压烧结法制备了W/Si₃N₄复合陶瓷材料。研究了W含量对W/Si₃N₄复合陶瓷材料致密性、力学性能以及结构的影响。结果表明:在W含量小于5%(质量分数)时,样品致密度均达97%以上;在W含量为5%(质量分数)时,获得的W/Si₃N₄复合陶瓷材料综合性能最佳,弯曲强度、硬度和断裂韧性分别为(670.28±40.00) MPa、(16.42±0.22) GPa和(8.04±0.16) MPa·m^1/2,相比于未添加金属W的Si₃N₄陶瓷材料分别提高了38.08%、13.08%和44.34%;通过分析W/Si₃N₄复合陶瓷材料样品抛光面和压痕裂纹的微观结构,发现W的引入能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制,消耗裂纹扩展能量,从而改善Si₃N₄陶瓷的断裂韧性。     

Gas pressure sintering of Al2O3/TiCN composite

Al₂O₃/TiCN composites have been fabricated by gas pressure sintering, which overcomes the limitations of hot pressing. The densification behavior and mechanical properties of the Al₂O₃ gas pressure sintered with 30 wt.% TiCN at different temperatures have been investigated. The gas pressure sintered Al₂O₃–30 wt.%TiCN composite achieved a relative density of 99.5%, a bending strength of 772 MPa, a hardness of 19.6 GPa, and a fracture toughness of 5.82 MPa·M^1/2.     

A ZrO2 (3Y) Matrix Composite Toughened with Fe3Al Intermetallic

Near fully dense ZrO₂(3Y)/Fe₃Al composites with significantly improved fracture toughness were synthesized by hot-press sintering at 1350°C. High fracture toughness and bending-strength values, 36 MPa·m^1/2 and 1321 MPa, respectively, were achieved in 40 vol% Fe₃Al composite ceramics, whereas those same values for ZrO₂(3Y) alone were 10 MPa·m^1/2 and 988 MPa, respectively. Microscopic observation of the crack path revealed that Fe₃Al particle uniformly dispersed in the matrix have obvious crack-bridging effect. Improved thermal-shock resistance was also obtained, which was attributed to higher toughness, thermal conductivity, and lower Young's modulus by adding of Fe₃Al particles.     

In-situ growth of needlelike LaAl11O18 for reinforcement of alumina composites

In situ growth of needlelike LaAl₁₁O₁₈ grains reinforcing Al₂O₃ composites can be fabricated by a coprecipitation method using La(NO₃)₃√6H₂O and Al(NO₃)₃√9H₂O as starting materials. The new two-step process involved firstly preparing needlelike LaAl₁₁O₁₈ grains distributed homogeneously in Al₂O₃ powder and then pressureless sintering the composite powders. The Al₂O₃/25 vol.%LaAl₁₁O₁₈ samples pressureless sintered at 1550°C for 4 h achieve relative density up to 96.5% and exhibit a bending strength of 420±30 MPa and a fracture toughness of 4.3±0.4 MPa m^1/2.     

Ce-Y(Ca)-TZP陶瓷及Ce-TZP/Al2O3复相陶瓷的研究与应用进展

氧化铈稳定的四方氧化锆多晶陶瓷(Ce-TZP)具有良好的抗低温老化性和很高的断裂韧性(K_IC>20 MPa·m^1/2),但是弯曲强度较低(500 MPa左右)。如何在保留Ce-TZP陶瓷的抗低温老化性和高断裂韧性的同时,提高其强度,是本领域研究人员共同关心的问题。大量研究表明,通过添加其他固溶离子(如Y³⁺)达到共稳定效果和引入第二相(如Al₂O₃)获得细晶Ce-TZP基的复相陶瓷,可以显著提高材料的断裂强度,综合改善其力学性能。本文对CeO₂与其他氧化物共稳定的ZrO₂陶瓷及Ce-TZP/Al₂O₃复相陶瓷的研究进展进行了综述,并以义齿种植和增材制造为例介绍了其应用现状。     

Microstructure and mechanical properties of gas pressure sintered Al2O3/TiCN composite

Al₂O₃–30 wt.%TiCN composites have been fabricated successfully by a two-stage gas pressure sintering schedule. The gas pressure sintered Al₂O₃–30 wt.%TiCN composite achieved a relative density of 99.5%, a bending strength of 772 MPa, a hardness of 19.6 GPa, and a fracture toughness of 5.82 MPa m^1/2. The fabrication procedure involves solid state sintering of two phases without solubility to prepare Al₂O₃–TiCN composite. Little grain growth occurred for TiCN during sintering while Al₂O₃ grains grew about three times to an average size of 3–5 μm. The interface microstress arising during cooling from the processing temperature because of the thermal and/or mechanical properties mismatch between the Al₂O₃ and TiCN phase is about 50 MPa. Such a compressive microstress is not high enough to cause grain boundary cracking that may weaken the composite but it can introduce dislocations within grains, which is very good to enhance the composite properties.     

冰刀用高强韧Si3N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。     

Mechanical properties of Al2O3 + ZrO2 + nano-SiCp ceramic composites

The mechanical properties of Al₂O₃ matrix composites reinforced by ZrO₂(2 mol% Y₂O₃) and nanometre scale SiC dispersions have been investigated. It is shown that the Al₂O₃ matrix is simultaneously strengthened and toughened by both ZrO₂(2 mol% Y₂O₃) and nano-SiC particles. The maximum flexural strength and fracture toughness of the composites are 945 MPa and 7.3 MPam^1/2, respectively. The reinforcing effect of both t-m phase transformation of ZrO₂ (2 mol% Y₂O₃) and nano-SiC particles appears to be synergetic.