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工测试方法的不同响应关系和内在作用机制。     

纳米ZrO2颗粒增强MoSi2基复合材料的显微组织和力学性能

利用放电等离子烧结法(SPS)制备了MoSi2-ZrO2复合材料,研究了纳米ZrO2颗粒数量对MoSi2基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,在MoSi2基体中加入纳米ZrO2颗粒,能细化基体晶粒,改善力学性能;随着ZrO2含量的增加,复合材料的抗压强度随之增加,硬度和断裂韧性先增后减;当ZrO2含量为20%时,室温抗压强度、硬度以及断裂韧度分别为1857 MPa、1235 HV0.5和6.8 MPa·m1/2,与纯MoSi2相比,分别提高102%、19.8%和116%;经500℃氧化300 h后,复合材料氧化后的质量增加量是纯MoSi2的1/10左右.     

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.     

第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响

用放电等离子烧结法（SPS）制备了不同增强相的MoSi2基复合材料，系统研究了第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响，探讨了MoSi2基复合材料的断裂方式及增韧机制。结果表明：第二相颗粒的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性；ZrO2对提高断裂韧性最有效，其中20％ZrO2／MoSi2材料达到6．8Mpam，比纯MoSi2提高了95．4％，表现为微裂纹增韧和弥散强化；β-Si3N4对提高显微硬度、抗压强度最有效，其中20％β-Si3N4／MoSi2分别达到16．01Gpa与2260Mpa，比纯MoSi2提高了31．7％与119．4％，表现为细晶强化；同时加入ZrO2与β-Si3N4能起到相变增韧和细晶强化的协同作用，表现出最佳的强韧性能，其中，10％ZrO2／20％β-Si3N4／MoSi2的维氏硬度、抗压强度、断裂韧性分别比MoSi2提高了24．7％、104.3％、90％。     

超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y)成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,以超重力下燃烧合成技术,制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积新型复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系。XRD、SEM与EDS表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,且周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的α-Al2O3晶及少量的共晶团组织。相比于国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),试验Al2O3/33ZrO2(4Y)强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但在弯曲强度与断裂韧度却分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致。     

第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响

用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同增强相的MoSi2基复合材料,系统研究了第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响,探讨了MoSi2基复合材料的断裂方式及增韧机制.结果表明:第二相颗粒的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性;ZrO2对提高断裂韧性最有效.其中20%ZrO2/MoSi2材料达到6.8 Mpam1/2,比纯MoSi2提高了95.4%,表现为微裂纹增韧和弥散强化;β-Si3N4对提高显微硬度、抗压强度最有效,其中20%β-Si3N4/MoSi2分别达到16.01Gpa与2260Mpa,比纯MoSi2提高了31.7%与119.4%,表现为细晶强化;同时加入ZrO2与β-Si3N4能起到相变增韧和细晶强化的协同作用,表现出最佳的强韧性能,其中,10%ZrO2/20%β-Si3N4/MoSi2的维氏硬度、抗压强度、断裂韧性分别比MoSi2提高了24.7%、104.3%、90%.     

MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的力学性能与烧结工艺的关系

采用低负荷维氏硬度计、电子万能材料试验机、动态热模拟机等研究了机械合金化(MA)与高温自蔓延(SHS)合成的MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的室温硬度、室温断裂韧度和高温屈服强度等力学性能与烧结工艺的关系.结果表明,该复合材料的室温硬度及断裂韧度均随La2O3含量的增加呈先增后略降的规律,其最大值分别为10.7GPa、6.20 MPa*m1/2.在不同温度烧结时,复合材料的断裂韧度值均高于纯MoSi2的断裂韧度值;采用SHS粉末制备的材料中,La2O3起到了一定的高温强化作用.MoSi2-0.8%(wt)La2O3材料具有较好的综合力学性能.     

ZrO2+SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料的显微组织和性能

通过显微组织观察和力学性能测试 ,初步探讨了ZrO2 SiC颗粒对MoSi2 基体材料的强韧化效果和机制。结果表明 ,材料复合具有较好的强韧化协同效应 ,复合材料中ZrO2 相和少量SiC颗粒在基体的间层作用 ,可抑制MoSi2 晶粒长大 ;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征 ;ZrO2 SiC颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高 ,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧     

ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷显微结构和性能

热压合成制备ZrO2/MoSi2纳米复合陶瓷.显微结构和力学性能测试分析表明复合陶瓷中ZrO2粒子沿着MoSi2晶界偏聚,抑制MoSi2晶粒长大;复合陶瓷断口晶粒细小,裂纹扩展曲折,呈现出沿晶与穿晶的混合型断裂特征.ZrO2/MoSi2纳米复合与MoSi2陶瓷相比综合力学性能较好.     

超重力下燃烧合成Al2O3／ZrO2的成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,在超重力下燃烧合成制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系.XRD、SEM与EDS分析表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,其周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的αAl2O3晶及少量的共晶团组织.与国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),Al2O3/33ZrO2(4Y)复合陶瓷比较强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但弯曲强度与断裂韧度却比国外同类材料分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致.     

SiC(w)-ZrO2改性MoSi2复相陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC(W)-ZrO2-MoSi2复相陶瓷,利用X射线衍射仪、图像分析仪、透射电镜对复相陶瓷试样组织结构进行了研究,探讨了SiC(W)-ZrO2协同作用对MoSi2陶瓷性能的影响.结果表明:纳米ZrO2颗粒的加入对材料的细化作用较SiC晶须明显,复相协同作用细化效果更好.SiC(W)-ZrO2协同作用的综合机制有利于提高复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,ZrO2量的增加对提高复相陶瓷断裂韧性的作用更明显;ZrO2粒子钉扎位错,导致可动位错绕过,强化材料基体.弥散分布的SiC晶须阻碍位错运动,使位错缠结、交割,阻碍晶界迁移;粒子周围出现孪晶以及SiC晶须引起的层错,阻碍其晶粒长大.     

ZrO2(n)、SiC(W)的分散及与MoSi2基质的均匀混合工艺研究

通过沉降实验并借助SEM观察探讨了不同分散剂、不同分散介质对纳米ZrO2颗粒分散效果的影响。介绍了SiC晶须分散工艺,探讨了多相悬浮液混合法制备ZrO2(n)／MoSi2复合粉体及SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉体的均匀混合工艺。结果表明：以PEG为分散剂、水为分散介质可以有效地分散纳米ZrO2并能与基体MoSi2粉末均匀混合;通过调节乙醇悬浮液的pH值,可将SiC晶须均匀分散在ZrO2(n)／MoSi2复合粉体中,获得分布均匀的SiC(w)／ZrO2(n)／MoSi2复合粉。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料的可靠性、磨损形态及其切削耐用度

研究了Al2O3和Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料的Weibull分布、磨损形态及其切削耐用度。用一元线性回归方法确定Al2O3/ZrO2(Y2O3)刀具的耐用度参数,分析切削条件对Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合刀具材料寿命的影响。结果表明:Al2O3和含2%(摩尔分数)及3%Y2O3的ZrO2/Al2O3(Al2O3/ZrO2(2Y)及Al2O3/ZrO2(3Y))复合刀具材料Weibull模数的m值分别是5.6、10.2和11.7,说明Al2O3/ZrO2(3Y)陶瓷的可靠性最优;Al2O3/ZrO2(3Y)复合刀具切削40CrMoNiA合金钢的磨损形态主要来自磨粒磨损和粘结磨损,耐用度参数vc、f、ap的指数值分别为1.3、1.69和0.66,陶瓷刀具更适合高速切削,最大影响因素是进给量(f),在最佳切削条件下(vc=140 m/min,ap=0.5 mm和f=0.3 mm/r)切削耐用度为3 h。     

二硅化钼材料在CO和N2混合气氛条件下使用时的破坏机理

考察了二硅化钼电热材料在CO和N2混合气氛条件下使用破坏机理。结果表明，在这种非氧化气份条件下，二硅化钼材料表面很难生成氧化物保护膜；二硅化钼材料表面发生脱硅反应，生成低硅化物，甚至MoC，在表面形成变质层。在频繁的升降温过程中，由于表面变质层与基体的热膨胀系数不同，发生剥落。从而导致二硅化钼材料在这种特出气氛条件下使用寿命的降低。     

Self-propagating high temperature synthesis of MoSi2 matrix composites

MoSi2 is presently regarded as the most important material for electrical heating and as one with huge potential for high temperature structural uses. MoSi2 and MoSi2 matrix composites were prepared by self-propagating high temperature synthesis （SHS）. Pure MoSi2 was obtained and a compound of MoSi2 and WSi2was synthesized in the form of predominant solid solution （Mo,W）Si2. By adding aluminum of 5.5 at.% to Mo-Si, the crystal structure of MoSi2 changed into a mixture of tetragonal Cllb MoSi2and hexagonal C40 Mo（Si,Al）2. The （Mo,W）Si2-Mo（Si,Al）2-W（Si,Al）2 composite materials were synthesized by adding aluminum of 5.5 at.% to Mo-W-Si. However, if the amount of the added aluminum was not larger than 2.5 at.%, it did not have any significant effect. SHS is an effective technology for synthesis of MoSi2 and MoSi2 matrix composites.     

MoSi2/Mo复合材料的燃烧合成-熔铸过程的研究

在分析MoO3-Al-Si体系SHS反应热力学的基础上,探讨了SHS-熔铸工艺制备MoSi2/Mo原位复合材料的可能性,研究了复合材料的原位形成过程。结果表明,MoO3-Al-Si体系的绝热燃烧温度高于4119K,能使合成产物熔化;在液态合成产物中,熔融的Al2O3能与液态的Mo和Si分离,从而可获得较纯净的Mo-Si高温熔体;Mo-Si高温熔体在凝固过程中原位形成MoSi2/Mo复合材料,而且随着复合材料中Mo含量的增加,MoSi2颗粒的尺寸减小。因此,通过SHS-熔铸工艺可以同步实现MoSi2/Mo复合材料的原位合成与液态成型一体化。     

Effects of load mode on mechanical properties of ZrO_2(2Y)/TRIP steel composites

1　INTRODUCTIONArmourmaterialsbearthehigh speedstrikingload.Soitisbeneficialtotheballisticpropertiesofthematerialsbyimprovingtheabsorbedenergyunderdynamicloadorinducingthe phasetransformationstrengtheningduringtheabsorbingenergy pro cess[1,2 ] .Transformationinduced plasticitysteel(TRIP)hasthegoodtransformationplasticity ,highroomtemperaturestaticstrengthand goodweldingpropertyandisa promisingarmourmaterial[3,4 ] .ZrO2 hashighstrength ,highhardnessand goodchemicalconsistentpropertieswhe…     

稀土和Mo5Si3强韧化MoSi2材料的磨粒磨损特性

在M 2型摩擦磨损试验机上考察了MoSi2 ,RE/MoSi2 和Mo5Si3 /MoSi2 等 3种材料在干摩擦条件下与氧化铝砂轮对摩时的磨粒磨损性能 ,运用扫描电子显微镜和定点探针观察与分析了其磨损表面形貌 ,并对材料的磨损机理进行了探讨。结果表明 :3种材料均具有较好的抗磨粒磨损特性 ;磨损机理主要为微切削、表面氧化和疲劳微断裂 ;第二相稀土和Mo5Si3 在一定程度上降低了基体的耐磨性 ,主要归因于表面氧化生成膜的不同性质。