铁铝金属间化合物／氧化锆陶瓷复合材料及其制备方法

涉及一种连铸连轧用浇注系统、模具及热喷涂用的铁铝金属间化合物／氧化锆陶瓷复合材料及其制备方法。本材料以氧化锆(ZrO2)、铁(Fe)粉、铝(A1)粉及微量添加元素为原料，通过机械合金化工艺制备Fe-Al基合金粉末材料，然后与ZrO2微粉球磨混料制粉，在保护气氛下或在真空条件下热压烧结成形。利用金属间化合物中温性能优异的特点来弥补氧化锆陶瓷材料的不足，从而生产出一种性价比合理、性能优良、先进实用的陶瓷复合材料。     

制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料研究

以带有SiC涂层(厚度～lμm)的C纤维预制体作为骨架,液相浸渍Sol-Gel法制备的高固相含量ZrO2先驱体,溶胶-原位烧结制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料.ZrO2先驱体溶胶稳定性取决于pH值和稀释NH3-H2O的浓度.pH=3时先驱体溶胶固相含量为50%.XRD及SEM结果表明:不同烧结温度和烧结气氛条件下,多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料的成分物相和表面形貌有明显差别.Ar气氛低温烧结可以有效防止C纤维氧化和副反应发生,断裂过程中有纤维拔出的痕迹.1100℃烧结制备Cf/ZrO2陶瓷基复合材料力学性能最好,显气孔率为54%时弯曲强度接近13 MPa.     

ZrO2-Al2O3蜂窝陶瓷/高铬铸铁复合工艺的研究

制备了ZrO2-Al2O3复相蜂窝陶瓷增强高铬铸铁基复合材料,研究了复合工艺对结合界面及性能的影响。结果表明,ZrO2-Al2O3陶瓷表面镀Ni和金属基体中加入活性元素Ti的工艺复合处理的试样界面结合好,综合性能较高;经1050℃淬火+350℃回火处理后,其冲击韧度为5.2J/cm2,界面结合处的显微硬度(HV)为505.7,该复合材料的相对耐磨性为高铬铸铁的2.8倍。     

热处理对316L不锈钢丝增强铝基复合材料性能的影响

以?0.3mm的316L不锈钢丝和ZL101为反应源,通过压铸和热处理工艺,得到不同反应程度的316L不锈钢丝增强铝基复合材料。通过扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机对该复合材料进行分析。结果表明:经热处理后,压铸态的该复合材料中,316L丝材与铝基材间发生了反应,形成了条形的、呈放射状分布的金属间化合物,其硬度为459HV0.1,达到基体硬度(123HV0.1)的三倍以上;在载荷为10 N的干滑动磨损条件下,经525℃+1.5h处理后的复合材料,其耐磨性是铸态复合材料耐磨性的4倍。     

树脂基复合材料用陶瓷涂层防护性能分析

采用等离子喷涂铝粉作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料（PMC）基体上制备了Al2O3和ZrO2轻质陶瓷防护涂层，测试了涂层的剪切结合强度、耐热循环性能、抗冲蚀性能、隔热性能。结果表明，等离子喷涂铝粉作打底层的涂层系统，性能优于电弧喷铝或电弧喷锌作打底层的涂层系统。带有Al2O3涂层的试样失重不到基体材料失重的1／3，Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的冲蚀防护。Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的隔热防护，ZrO2涂层隔热性能优于Al2O3涂层。     

原位生长纳微米纤维自增韧复相陶瓷显微结构与不同尺度多级增韧

通过将ZrO2微米粉末引入铝热剂中,借助铝热燃烧、陶瓷/金属液相分离及共晶反应中的晶体原位生长,制备出原位生长纳微米纤维自增韧Al2O3/ZrO2陶瓷复合材料.研究表明,陶瓷基体主要由以单晶t-ZrO2纳微米纤维为第二相、单晶α-Al2O3为基体且长径比为8.0～16的棒晶构成,并且在棒晶边界上还分布着α-Al2O3片晶、ZrO2微米粒子及Cr金属颗粒.力学性能测试得出,陶瓷的弯曲强度、弹性模量及断裂韧性分别达到1168MPa、410GPa与12.6 MPa·m0.5;裂纹扩展路径观察发现,陶瓷增韧是通过裂纹偏转增韧、纳微米纤维增韧、α-Al2O3片晶的裂纹桥接增韧、延性相增韧及应力诱发相变增韧不同尺度四级增韧机制的协同作用予以实现.     

ZrO2-ZrB2复合材料的发展

自从发现了氧化锆陶瓷的变形韧化之后 ,人们就一直在致力于开发能够发挥四方晶系ZrO2 优良韧性的陶瓷复合材料。有报道说 ,比利时Katholieke大学冶金和材料工程系的B Basu及其同事的研究目标之一就是开发具有更好韧性的ZrO2 基复合材料。市场上能够买到的粉末是涂有2 8mol%Y2 O3 的ZrO2 (Tioxide YZ5N )、无Y2 O3 的ZrO2 (Tosoh TZ 0 )和其沉积3mol%Y2 O3 的ZrO2 (Tosoh TZ 3Y)。混合的ZrO2 粉末 (TM2 5和TM 2 )是Toso hTZ 3Y (T3)和TosohTZ 0 (T0 )的粉末混合物。与此同时 ,利用由德国AlphaCo 提供的市售ZrB2 粉末 (…     

原位生长纳微米纤维自增韧复相陶瓷显微结构与不同尺度多级增韧

通过将ZrO2微米粉末引入铝热剂中,借助铝热燃烧、陶瓷/金属液相分离及共晶反应中的晶体原位生长,制备出原位生长纳微米纤维自增韧Al2O3/ZrO2陶瓷复合材料.研究表明,陶瓷基体主要由以单晶t-ZrO2纳微米纤维为第二相、单晶α-Al2O3为基体且长径比为8.0～16的棒晶构成,并且在棒晶边界上还分布着α-Al2O3片晶、ZrO2微米粒子及Cr金属颗粒.力学性能测试得出,陶瓷的弯曲强度、弹性模量及断裂韧性分别达到1168MPa、410GPa与12.6 MPa·m0.5;裂纹扩展路径观察发现,陶瓷增韧是通过裂纹偏转增韧、纳微米纤维增韧、α-Al2O3片晶的裂纹桥接增韧、延性相增韧及应力诱发相变增韧不同尺度四级增韧机制的协同作用予以实现.     

氧化锆涂层在激光防护中的应用研究

研究金属和复合材料基材上的氧化锆涂层对激光的防护性能,结合ZrO2/金属复合涂层的高温隔热性能和激光重熔法特点进行激光辐照试验,测试试件背壁温度,并进行扫描电镜分析激光辐照后破坏处的微观结构,试验结果表明:ZrO2涂层降低了烧蚀,隔热效果明显,为抗激光防护提供一种新的材料方法.     

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料断裂过程中的相变及力学性能

用真空烧结方法制备了Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷抗弯强度、断裂韧性的影响.用XRD定量分析了含摩尔分数2%与3%Y2O3的ZrO2(2Y)与ZrO2(BY)在断裂过程中四方相转变成单斜相的相变量,用以阐明增韧机制.结果表明,在ZrO2含量为15%(体积分数)时,Al2O3/ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到825MPa,7.8MPa·m1/2和738MPa,6.7MPa·m1/2,两者的性能差异主要来自不同的增韧机制.     

氧化锆基复合材料的裂纹扩展和疲劳性能

氧化锆(ZrO2)陶瓷中的应力诱导相变概念,在陶瓷领域颇具新意。70年代业已证明,ZrO2陶瓷确实有一个抗裂纹扩展的相变韧化机理。应力诱导相变就是裂纹尖端的亚稳四方晶体向单斜晶体转变,伴随体积膨胀诱导出压缩应力,起着减小裂纹扩展驱动力的作用。四方晶体的ZrO2陶瓷(TZP),通过添加不同氧化物,例如铈氧化物(Ce-TZP)或钇氧化物(Y-TZP),以四方对称的形式保持稳定。ZrO2陶瓷也能以四方晶体形式存在于立方基体中。MgO可部分稳定ZrO2,称为Mg-PSZ;ZrO2也可作为复合材料的一部分,例如Al2O3-ZrO2复合材料,称为ZTA。经过大…     

ZrO2增韧MoSi2的作用机制与KIC测试方法的响应关系

采用两种具有代表意义的KIC测试方法 ,对两类试验材料 (0Y ZrO2 /MoSi2 基复合材料和2 5Y ZrO2 /MoSi2 基复合材料 )的断裂韧度进行了对比和分析 ,探讨了两类ZrO2 增韧机制所伴随的两类显微结构对断裂韧度测试方法的不同响应关系和内在作用机制。     

金属/陶瓷润湿性的研究现状

金属 /陶瓷润湿性是材料科学中普遍存在的现象 ,人们很早就开始了这方面的研究。研究金属对陶瓷的润湿性对开发新型金属 /陶瓷体系 ,探寻和发展材料的制备技术 ,制备高性能金属 /陶瓷复合材料有着重要的现实意义。本文从陶瓷 /金属的润湿现象及其机理出发 ,介绍了润湿性研究的实验研究方法 ,并探讨改善润湿性的途径     

陶瓷基复合材料/金属焊接研究现状

由于用粒子、晶须或纤维增韧的陶瓷基复合材料具有良好的耐磨和耐腐蚀性,是目前备受重视的新型结构材料,用焊接的方法将其与金属焊接制成复合构件可推广应用.介绍了陶瓷/金属常用焊接方法的特点及连接机理,着重讨论了钎焊和扩散焊方法,并对陶瓷基复合材料/金属的焊接研究现状进行了分析.     

先驱体转化制备ZrO2改性SiC陶瓷的烧蚀行为

采用先驱体浸渍-裂解法,以聚碳硅烷和正丁醇锆为原料高温裂解制备了ZrO2改性的SiC陶瓷材料,采用氧乙炔焰对材料进行烧蚀实验,结合XRD、SEM和EDS能谱等测试方法,研究了ZrO2的引入对材料烧蚀行为的影响。结果表明:在制备的ZrO2改性SiC陶瓷中,ZrO2以细碎的颗粒状存在于致密的SiC之间。ZrO2的引入提高了SiC陶瓷材料的抗烧蚀性能,引入质量分数为29%ZrO2后,SiC陶瓷的质量烧蚀率由0.0412g/s降低为0.0195g/s,烧蚀后材料未发生断裂。构建了烧蚀行为模型,可知ZrO2在烧蚀后能相对稳定的存在于烧蚀中心,而SiC被氧化为SiO2向四周流失。     

陶瓷/金属异质钎焊连接研究进展

钎焊作为制造业中材料连接较广泛的方法之一,在医疗、电力电子和汽车等领域广泛应用,国内外学术界认为钎焊是陶瓷/金属异质连接中最有效、最具有发展潜力的连接方式。本文主要对近20年国内外有关陶瓷/金属钎焊异质连接的研究报道进行详细综述。首先综述了陶瓷/金属钎焊的研究概况,其次分别从氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、陶瓷基复合材料四种陶瓷材料方面以及活性金属钎焊、空气反应钎焊、接触反应钎焊、玻璃钎焊和超声波辅助钎焊五种钎焊方法详细评述陶瓷/金属异质钎焊的研究进展。然后介绍了陶瓷/金属异质钎焊在医疗、电力电子和汽车领域的应用,最后指出陶瓷/金属异质钎焊技术研究和发展过程中存在的不足,并展望陶瓷/金属异质钎焊技术未来发展的方向,为陶瓷/金属异质材料连接的相关研究和工程应用提供理论依据和技术支撑。     

离心熔模精铸TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应

选用CaO增强的ZrO2作为TiAl熔模精密铸造用陶瓷型壳的面层材料,通过OM、SEM、EDS和XRD对TiAl合金界面反应处进行形貌分析和元素线扫描分析,研究离心熔模铸造TiAl合金与ZrO2型壳的界面反应.结果表明:在较低的转速(200 r/min)条件下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度较小,大约为5 μm;而在较高的转速(400 r/min)情况下,ZrO2陶瓷与TiAl合金的反应层厚度约为20 μm,界面有轻微粘砂.     

颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能

将粒径为1～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂均匀混合后填充到具有蜂窝状内腔的模具中固化后获得蜂窝状多孔陶瓷预制体,浇注高铬铸铁金属液铸渗陶瓷预制体成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明:复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为48％～58％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;经热处理后复合材料的耐三体磨料磨损性能是工程中常用的Cr20高铬铸铁的5.9倍.     

高热导率材料的发展和应用

概述了高热导率材料的分类、优缺点、制备方法和应用,包括陶瓷基封装材料、聚合物基封装材料和金属基封装材料。重点论述了金属基复合材料的应用和分类,金属层合板轧制工艺的研究,Cu/MoCu/Cu-Cu-MoCu-Cu(CPC)金属基层状复合材料的发展等。