气压烧结Al2O3/TiCN复合材料的力学性能与显微结构

运用二步气压烧结工艺成功制备了Al2O3-30%(质量分数)TiCN复合材料.材料的相对密度达到99.5%,抗折强度为772MPa,硬度为19.6GPa,断裂韧性高达5.82MPa/m2.该材料的烧结过程为固相烧结,烧结过程中TiCN颗粒几乎没有长大,而Al2O3颗粒则长大为原来3倍左右.材料在冷却过程中由于Al2O3和TiCN的热力学性能的失配而引起的界面微应力增长到50MPa左右,不会在材料中导致晶界开裂,但却足以使晶粒发生位错,从而使材料的性能得以增强.     

SiC/YAG烧结工艺及铝钇比的研究

为了确定形成YAG（Y3Al5O12)的最佳Al2O3与Y2O3的摩尔比和SiC/YAG陶瓷复合材料的烧结工艺,以Al2O3、Y2O3和SiC为原料,利用机械混合法和无压烧结工艺研究了SiC/YAG陶瓷复合材料的制备工艺参数,并研究了烧结工艺及Al2O3与Y2O3的摩尔比对材料的物相组成、密度、抗弯强度和维氏硬度的影响规律。结果表明,在烧结过程中由于氧化铝的挥发,形成YAG相的铝钇摩尔比并非理论值1.67,而是发生偏离,当烧结工艺为1850℃,30min时,形成YAG相的最佳铝钇摩尔比为1．5,材料的抗弯强度为424.4MPa,维氏硬度为21.3GPa。     

Al_2O_3-TiC/TiCN颗粒增强铁基复合材料的研究

利用钛铁矿原位合成的Al2O3-TiC/TiCN-Fe复合粉,通过热压工艺成功制备出了不同比例Al2O3-TiC/TiCN增强的铁基复合材料。研究了Al2O3-TiC/TiCN颗粒对铁基复合材料组织和性能的影响。XRD结果显示,在烧结过程中TiC/TiCN会发生一定程度的氧化,有Ti的中间氧化物出现。制备的Al2O3-TiC/TiCN增强的铁基复合材料的性能比较优良,材料的最高力学性能为抗弯强度1334 MPa,维氏硬度802。     

真空退火对原位Al2O3/Fe-Cr-Ni增强复合材料性能的影响

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性,被广泛应用于制造航空发动机、工业燃气轮机等设备。利用原位合成和热压烧结工艺制备Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料。为减少脆性相对复合材料性能的影响,将热压烧结试样在1000℃下真空保温2h后退火。采用XRD和SEM等测试方法,研究热处理后Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料的微观结构和常温力学性能。结果表明:Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料主要由Fe-Cr-Ni合金相、Fe-Cr相和Al2O3陶瓷增强相组成。热压烧结试样的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为4.16GPa、298.31MPa和8.04MPa·m1/2。经1000℃高温热处理后,复合材料中Fe-Cr相发生奥氏体转变和合金基体晶粒长大,导致硬度下降至2.98GPa。Fe-Cr-Ni合金基体中韧性相含量和基体连续性增加,使该复合材料的抗弯强度和断裂韧度明显上升,其值分别为459.33MPa和12.81MPa·m1/2。     

Al/Al2O3陶瓷基复合材料的研究进展

在综述Al/Al2O3复合材料制备工艺的基础上,提出了将石英玻璃浸入铝镕体中,通过Al向SiO2玻璃中的反应浸渗.制备Al/Al2O3复合材料的新方法.获得了Al与Al2O3相互连通的Al/Al2O3复合材料.由于玻璃具有容易被加工成各种形状零件的特点,通过Al液向致密玻璃坯体的反应浸渗,可以获得近成形的Al/Al2O3复合材料.实验结果发现,由于Al/Al2O3中不存在孔隙,Al/Al2O3的弯曲强度和断裂韧性分别可达430MPa和13MPa·m1/2,其性能优于用Lanxide工艺制备的Al/Al2O3.     

Al_2O_3-ZrO_2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的断裂韧性

以Al2O3-ZrO2复合粉末、W、Cr、Ni、Co粉末为原料,采用热压烧结工艺制备了性能优良的Al2O3-ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷复合材料。通过SEM,EDS,XRD等手段分析其微观组织,单边梁开口法(SENB)测量其断裂韧性。实验结果表明在1320℃,20MPa条件下热压烧结制备的Al2O3-ZrO2/W/Cr/Ni/Co金属陶瓷的断裂韧性为7.16±0.4MPa.m1/2,硬度为83.3HRA,横向断裂强度为540MPa,相对致密度为97.4%;对维氏压痕下裂纹扩展进行了分析,其增韧机理为延性金属对裂纹的桥梁作用和氧化锆相变增韧,在裂纹通过时硬质相以沿晶断裂为主。     

热压反应烧结法制备Al_2O_3/Ti_2AlC复合材料及其微观结构和性能

以Ti、Al和活性炭粉为原料,通过高能球磨及热压反应烧结法在1200℃合成Al2O3/Ti2AlC复合材料,即是在Ti2AlC层状材料的制备过程中同时被合成。研究了烧结温度对反应产物的影响,并重点分析了材料微观结构和性能的关系。结果表明:高能球磨使Ti2AlC的烧结温度降低,热压烧结在1200℃时得到了物相比较均匀、致密的Al2O3/Ti2AlC复合材料;同时分析材料微观结构,少量Al2O3的引入抑制了Ti2A1C晶体的异常长大,使得晶粒细小且均匀。力学性能测试表明,该材料室温抗弯强度可达275.4MPa,断裂韧度可达10.5MPa.m1/2,密度为4.2g/cm3。     

Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC纳米复合材料的制备及性能

本文研究了非均相沉淀法制备Al2O3－ZrO2（3Y）－SiC复合粉体的工艺过程,认为粉体的理烧温度是至关重要的,热压烧结得到了致密的Al2O3－ZrO2（3Y）－SiC纳米复合材料,ZrO2的加入对烧结温度的影响不大．通过TEM观察,SiC颗粒均匀分散于材料中,大的ZrO2颗粒位于Al2O3晶粒间,小的圆形ZrO2颗粒位于Al2O3晶粒内,一部分Al2O3晶粒呈非等轴状．80Wt％Al2O3－15wt％ZrO2－5Wt％SiC纳米复合材料的抗弯强度可达555MPa,韧性为3.8MPa．m1／2.     

选择性激光烧结法制备聚合物/Al2O3纳米复合材料

介绍了一种新的简单实用的制备大块聚合物/无机纳米复合材料的方法,即探索性地采用选择性激光烧结(SLS)法来制备聚合物/Al2O3纳米复合材料.结果表明,以表面已预处理的聚合物与纳米粒子Al2O3混合粉料作为SLS用粉,在一定的激光烧结工艺参数条件下,可将其烧结成纳米粒子均匀分散在聚合物基体中的块体材料;并可通过控制激光功率和扫描速度等激光烧结工艺参数获得不同性能的聚合物/纳米复合材料.     

原位Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料的高能超声制备及性能研究

采用反应烧结和熔体超声分散法,以SiO2为原料成功制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料。利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜、能谱仪等分析了复合材料的显微组织、生成的颗粒以及颗粒的形貌、尺寸和颗粒的分布。利用电子式万能试验机进行室温拉伸实验。结果表明,在800℃下,经过8h烧结后的坯块中SiO2完全反应生成了团聚的Al2O3颗粒,Al2O3颗粒粒度约为1μm。在熔体中施加1.0kW/cm2的高能超声使坯块熔化,获得的复合材料中Al2O3颗粒分布均匀,颗粒尺寸基本没有变化;复合材料的抗拉强度110.6 MPa,较纯铝基体的92.0MPa,提高了20.2%。     

基于选区激光烧结技术的纳米Al2O3改性PS的试验

基于选区激光烧结(SLS)技术,采用表面未处理和表面处理的纳米Al2O3对聚苯乙烯(PS)进行改性试验,并研究了纳米Al2O3用量对其冲击强度、硬度的影响。结果表明,SLS合成制备出了纳米Al2O3在PS基体中分散较均匀的纳米复合块体材料。同时,在相同的SLS工艺参数作用下,纳米Al2O3柱子表面预处理的烧结件的缺口冲击韧性较表面未处理的有显著提高;而硬度几乎不受影响。纳米Al2O3含量6％,缺口冲击韧性最好,达到了11．7kJ／m^2;而纳米含量的变化对硬度的影响不明显。     

掺杂Al2O3纳米粉对ZnO厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Al2O3纳米粉(平均粒径5 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了纯ZnO厚膜气敏传感器和掺杂Al2O3(掺杂量为2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.对这三种厚膜传感器的本征电阻及对乙醇蒸汽的敏感特性进行了测试.结果表明:掺杂少量Al2O3纳米粉可明显降低ZnO气敏传感器的本征电阻,改善传感器的烧结性能,同时还可降低其最佳工作温度,提高器件对乙醇的灵敏度.结合厚膜气敏传感器的显微结构分析结果,对出现上述差异的原因进行了讨论.     

Graphene oxide effects on the properties of Al_2O_3-Cu/35W5Cr composite

Graphene oxide(GO) nanosheets were dispersed into premixed powders(Cu-0.4 wt% Al/35W5Cr) by wet grinding and vacuum freeze-drying process. The 0.3 wt% GO/Al_2O_3-Cu/35W5Cr and 0.5 wt%GO/Al_2O_3-Cu/35W5Cr composites, used for electrical contacts, were fabricated by vacuum hot-pressing sintering.The microstructure was analyzed by field emission scanning electron and transmission electron microscopy. In addition, the Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were used to investigate the structural changes of GO before and after sintering. The arc erosion behavior was investigated by the JF04 C electrical contact testing apparatus. Consequently, the Al_2O_3 nanoparticles were evenly dispersed in the matrix, causing dislocation tangles. GO was converted to reduced graphene oxide after sintering. A group of carbon atoms combined with Cr forming Cr_3C_2 in situ during sintering, which enhanced the interface bonding. Compared with the Al_2O_3-Cu/35W5Cr composite, the tensile strength of the two contact materials containing 0.3 wt% GO and 0.5 wt% GO was increased by 45% and 34%, respectively. Finally, pips and craters were present on the anode and cathode surfaces, respectively.Tungsten has undergone re-sintering during arcing and formed needle-like structures. Compared with Al_2O_3-Cu/35W5Cr, the GO/Al_2O_3-Cu35W5Cr composites have better welding resistance. The final mass transfer direction of the two composites was from the cathode to anode.     

Suppressing Al_2O_3 nanoparticle coarsening and Cu nanograin growth of milled nanostructured Cu-5vol.%Al_2O_3 composite powder particles by doping with Ti

Both the coarsening of Al_2O_3 nanoparticles and the growth of Cu nanograins of mechanically milled nanostructured Cu-5 vol.%Al_2O_3 composites with, and without, trace amounts of Ti during annealing at973 K for 1 h were investigated. It was found that doping with a small amount of Ti(e.g. 0.2 wt%) in a nanostructured Cu-5 vol.%Al_2O_3 composite effectively suppressed the coarsening of Al_2O_3 nanoparticles during exposure at this temperature. Further, the Ti addition also prevented the concomitant abnormal growth of the copper grains normally caused by the coarsening of the Al_2O_3 nanoparticles. Energy dispersive X-ray spectroscopy analysis of the Al_2O_3 nanoparticles in the annealed Cu-5 vol.%Al2 O3-0.2 wt%Ti sample suggested that the Ti atoms either diffused into the Al_2O_3 nanoparticles or segregated to the Cu/Al_2O_3 interfaces to form Ti-doped Al_2O_3 nanoparticles, which was more stable than Ti-free Al_2O_3 nanoparticles during annealing at high homologous temperatures.     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的研究

采用热压工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测量了其力学性能.结果表明,当CaF2含量为10%(质量分数,下同)时,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的强度和硬度最高,分别达到了589MPa和HV1537.其微观结构显示,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料的晶粒大小均匀,基体组织成网状结构,有利于提高材料的强度.对Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料室温干摩擦下的摩擦磨损行为进行了研究,当CaF2含量为10%时,摩擦系数最低,约为0.28左右,CaF2含量为15%的陶瓷反而具有较大的摩擦系数,达到了0.32左右.研究表明,Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料能形成有效的减磨层,从而显著降低摩擦系数和磨损因子,具有一定的自润滑性能.     

烧结助剂LY含量对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

本研究采用二步气压烧结工艺，系统地研究了烧结助剂ＬＹ（Ｌａ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３）对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的烧结密度及抗弯强度的影响，发现相对密度随助剂含量的增加而增加。在助剂含量为１８ｗｔ％时，抗弯强度最大为４２２ＭＰａ。此后，助剂含量继续增加时，抗弯强度下降。     

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO_3)_3·9H_2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO_3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶.分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al_2O_3薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性.结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/L HNO_3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al_2O_3薄膜.升高烧结温度,Al_2O_3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构.薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高.     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

纳米Al2O3对HMX临界起爆压力的影响

采用锰铜测压法和小隔板实验（SSGT）测试了纳米Al2O3对HMX临界起爆压力影响,对纳米Al2O3在混合炸药中的作用机理进行了探讨,混合炸药的配比HMX／纳米Al2O3为98 ：2,密度为90％理论密度。结果表明,与纯HMX相比,纳米Al2O3的间充作用使混合炸药的临界起爆压力升高,冲击波感度明显降低,并给出了HMX／纳米Al2O3（98 ：2）的临界起爆压力。