β-Si3N4晶种的制备和自增韧Si3N4陶瓷

分别以Yb2O3和MgO为添加剂，通过对原始α-Si3N4粉热处理的方法，分别在1700℃和1650℃的温度下，制备出了具有柱状形貌的β-Si3N4晶体颗粒。并将这2种β-Si3N4晶粒在未经酸或碱处理的情况下，作为晶种添加到原始α-Si3N4粉中，采用热压烧结工艺，以Yb2O3作为烧结添加剂，在1800℃下制备了自增韧Si3N4陶瓷材料。研究结果表明，以Yb2O3和MgO为添加剂都可以在较低的温度下获得适合于作晶种的β-Si3N4晶体颗粒。2种晶种引入到Si3N4陶瓷中都可以有效地改善材料的断裂韧性，但晶种中的残留相对自增韧Si3N4陶瓷的高温强度产生了强烈的影响。XRD和TEM分析结果表明，含Mg相的存在是导致Si3N4陶瓷高温强度的剧烈降低和促进晶间相析晶的主要原因。     

单一添加剂对制备长柱状β-Si3N4的影响

通过添加单一稀土氧化物CeO2,Nd2O3,Eu2O3,Yb2O3和MgO烧结制得长柱状β-Si3N4晶种以用于增韧适合应用于轧辊的氮化硅陶瓷.X射线衍射(XRD)分析表明,这5种添加剂都能有效促进氮化硅从α相到β相的转变;扫描电镜(SEM)分析表明,4种稀土氧化物所制备的晶种其形貌完整性和表观长径比优于MgO添加剂所制备的晶种,而添加离子半径相对较小的Eu2O3和Yb2O3所得β-Si3N4晶种形貌完整性和表观长径比又要优于添加离子半径相对较大的CeO2和Nd2O3,其表观长径比分别为5.33和5.14.     

金属Al对β-Si3N4烧结的作用

以闪速燃烧氮化法合成的β-Si3N4为原料，在1600℃的低氧分压条件下，通过加入金属Al和Y2O3，实现了β-Si3N4的烧结。通过热力学分析以及X射线衍射和扫描电镜能谱分析可知，烧后试样的主要矿物相为氮化硅、赛隆和莫来石，并且金属Al只有在体系中存在液相的条件下才能发挥促烧结的作用。     

LaF3-MgO助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)后高温热处理的方法,制备烧结助剂总量为8%(质量分数),LaF3/MgO配比不同的Si3N4陶瓷,研究助烧剂配比对Si3N4陶瓷烧结及热导率、抗弯强度等性能的影响。结果发现,添加LaF3后SPS初期烧结速率明显减小,烧结温度区间变宽,当LaF3/MgO配比超过4:4后烧结密度急剧下降。烧结后陶瓷中形成La-Si-O化合物。热导率随LaF3/MgO比增加先升后降;而抗弯强度初期随LaF3/MgO比变化不大,但当比值超过1后,陶瓷中出现异常长大晶粒,抗弯强度下降。控制LaF3/MgO配比为3:5可以获得热导率为80W/m·K,抗弯强度超过1000MPa的高热导率高强度Si3N4陶瓷。     

微观组织调控对氮化硅强度及热导率的影响

为了通过调控氮化硅陶瓷中β-Si_3N_4柱状晶形貌以得到兼具高热导率和高强度的陶瓷,以不同β-Si_3N4_/α-Si_3N_4配比粉末为起始原料,添加Y2O3和MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)和后续高温热处理制备烧结致密的氮化硅陶瓷。结果表明:随着β-Si_3N_4粉末含量的增加,烧结后异常长大β-Si_3N_4柱状晶减少,试样抗弯强度下降,同时β-Si3N4柱状晶平均长径比的减小使得晶粒堆积密度减小,柱状晶体积分数响应增加,晶间相含量减少,热导率提高。     

氮化硅基多孔陶瓷的孔隙结构控制

氮化硅多孔陶瓷的孔隙率、孔径的调节与孔隙结构的控制主要是通过改变粉料颗粒配比、料浆浓度、成形密度和烧结工艺来实现的,得到的材料多以β-Si3N4为主相,对α-Si3N4多孔陶瓷材料的研究较少。本实验以磷酸锆为结合剂并添加不同成孔剂低温常压烧结制备以α-Si3N4为主相、孔隙可控的氮化硅基多孔陶瓷,孔隙率范围30%~70%,抗弯强度16~108MPa。     

氮化硅多孔陶瓷的制备及微波介电性能研究

通过添加成孔剂,采用反应烧结工艺制备出具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷.采用阿基米德法、三点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及抗弯强度.用XRD及扫描电镜对相组成和显微结构进行了研究,用谐振腔法测试了该氮化硅陶瓷在9360 MHz频率的微波介电特性.结果表明,随着试样中气孔率的增加,试样的介电常数下降;在Si粉中添加α-Si3N4粉后,虽能提高氮化率,改善组织结构,但外加Si3N4和基体生产的Si3N4存在活性差异,两者结合不紧密,使强度降低;加入α-Si3N4粉使晶相组成中Si2ON2的含量降低,能够改善试样的介电性能.     

氮化硅多孔陶瓷的制备及微波介电性能研究

通过添加成孔剂,采用反应烧结工艺制备出具有不同气孔率的氮化硅多孔陶瓷.采用阿基米德法、三点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及抗弯强度.用XRD及扫描电镜对相组成和显微结构进行了研究,用谐振腔法测试了该氮化硅陶瓷在9360 MHz频率的微波介电特性.结果表明,随着试样中气孔率的增加,试样的介电常数下降;在Si粉中添加α-Si3N4粉后,虽能提高氮化率,改善组织结构,但外加Si3N4和基体生产的Si3N4存在活性差异,两者结合不紧密,使强度降低;加入α-Si3N4粉使晶相组成中Si2ON2的含量降低,能够改善试样的介电性能.     

CaB6的原位反应合成及其热电性能

CaB6作为一种新型的热电材料,原料丰富且环保。以硼粉和氢化钙粉为原料,通过放电等离子烧结原位反应合成成功制备出了CaB6块体材料。第一性原理计算结果表明,CaB6呈现金属输运特性。试验结果表明,CaB6呈现n型金属输运特性。在373~773 K测试温度范围内,功率因子随着温度的升高呈上升趋势,从2.86×10-3 W·m-1 K-2增加到3.6×10-3 W·m-1 K-2,热导率随着温度的升高呈下降趋势,从11.63 W·m-1 K-1减小到9.06 W·m-1 K-1,其中晶格热导率占主导,且晶格热导率随温度的变化趋势与理论计算结果一致。在1 673 K制得的CaB6样品在773 K取得最大ZT值,达到0.34。     

h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的力学和摩擦性能

以亚微米级α-Si3N4,h-BN粉末为原料和Y2O3-Al2O3为助烧剂,采用热压烧结法制备了h-BN/Si3N4陶瓷复合材料.随着h-BN含量增加,柱状β-Si3N4晶粒的直径和长径比均减小,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的抗弯强度、断裂韧性略有下降,而弹性模量和硬度明显下降.添加10ψ/%h-BN后,弹性模量从293.5 GPa下降到236.6 GPa,同时硬度从14.5 GPa下降到10.9 GPa.随着h-BN含量增加,h-BN/Si3N4陶瓷复合材料的摩擦系数略有下降.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.