SiC纤维和Cu复相增韧Al_2O_3基复合材料

研究了SiC纤维和金属Cu复相增韧Al_2~-O_3~-基陶瓷复合材料。研究结果表明,加入SiC纤维和金属铜后、Al_2O_3~-基体的晶粒细小均匀,由于纤维拔出、裂纹偏转分枝、金属塑变吸能等作用,在Al_2O_3~-中加入8～12vol％SiC纤维和8～12wt％Cu时,其K_(ic)值提高了28.65％。     

相变增韧氧化锆陶瓷研究进展

相变增韧氧化锆陶瓷以其高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀以及热膨胀系数接近于钢铁及铁基合金等优良性能而引起广泛研究,特别是四方晶氧化锆多晶体的出现,其室温强度已达1～2.5GPa,断裂韧性为10～15MPa√m。本文将从结构件的要求出发,对Y-TZP、Y-TZP-Al_2O_3~-、Ce-TZP,及Ce-TZP-Al_3O_3~-的研究进展作一综述。     

Al2O3/Y2O3复合助剂对常压烧结B4C陶瓷性能的影响

以B4C微粉为原料,聚乙烯醇(PVA)、酚醛树脂为黏结剂,Al_2O_3+Y_2O_3为复合烧结助剂,在2 250℃的烧结温度下,采用常压烧结工艺制备碳化硼陶瓷,研究复合助剂Al_2O_3+Y_2O_3的加入量对碳化硼陶瓷材料的显微组织、烧结性能以及力学性能的影响。结果表明,Al_2O_3+Y_2O_3的质量分数为0.75%时,常压烧结B4C陶瓷材料的性能最佳:烧结体相对烧结密度为96.4%,最大抗弯强度为360 MPa,硬度为26.47 GPa。显微组织显示气孔细小,分布均匀。     

La_2O_3-TiC/W复合材料的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备La2O3和TiC协同增强钨基复合材料,研究La2O3-TiC/W复合材料的室温力学性能。结果表明:与纯钨相比,La2O3和TiC显著提高材料的硬度、弹性模量、抗弯强度和断裂韧性;La2O3-TiC/W复合材料抗弯强度在TiC的质量分数为5%时出现最大值898MPa,断裂韧性在TiC的质量分数为10%时出现最大值10.07MPa.m1/2。质量分数为1%的La2O3与质量分数为5%的TiC协同作用时,La2O3-TiC/W复合材料具有较好的综合力学性能。     

陶瓷材料的韧化及其增韧机理(一)——ZrO_2增韧陶瓷的研究进展

本文根据近十多年世界各国材料科学工作者为提高陶瓷韧性进行的大量工作,综述了ZrO_2、Al_2O_3-ZrO_2增韧陶瓷与增韧机理,其中包括相变增韧、微裂纹增韧、裂纹弯曲和转向增韧、残余压应力增韧;分析了ZrO_2增韧陶瓷的韧化设计原则、存在问题及改进措施。     

对铝硅合金-石墨颗粒复合材料基体显微组织的某些观察

<正> 为了使材料获得任一单独组成相常无法达到的综合特性,现在人们对一系列铝合金基复合材料制备技术的兴趣已越来越大。这些复合材料依其第二相的几何形态可大致分为两类。在以纤维和晶须增强的复合材料中,第二相的纵横比范围为100～10000,而许多以碳、硼、SiC和Al_2O_3~-纤维增强的复合材料做为特殊的高强度和高弹性模量结构件应用现已在进行大量工业生产。第二类复合材料则含有弥散的固体润滑物或坚硬陶瓷粒子,它们被广泛应用于各种摩擦领域。当纤维、晶须或颗粒进     

添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB₂的两种石墨烯改性碳化硼（B₄C）陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB₂以及石墨烯的强化机制。结果表明：TiB₂的加入可以提高石墨烯改性B₄C陶瓷的各项性能,相较不含TiB₂的石墨烯改性B₄C陶瓷,含质量分数14%TiB₂改性B₄C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B₄C陶瓷,TiB₂的加入与石墨烯的促进作用使B₄C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。     

碳纤维增强碳化硅复合材料的微观结构与界面

利用 Al_2O_3和 Y_2O_3为烧结助剂,通过热压烧结工艺制备了碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:球磨工艺有助于短切碳纤维的均匀分散。烧结过程中,烧结助剂 Al_2O_3、Y_2O_3之间发生化学反应,促进液相烧结,并形成晶界间的次晶相YAG,有利于提高复合材料的断裂韧性。在较高烧结温度下,碳纤维与烧结助剂以及基体之间反应,形成过强结合界面,纤维性能降低,不利于复合材料力学性能的提高。     

纤维含量对C_f/SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响

为实现碳化硅复合材料减重和增韧的双重目的,以Al2O3和Y2O3为烧结助剂,利用真空热压烧结工艺制备了短切碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:烧结过程中,烧结助剂Al2O3、Y2O3之间发生化学反应,促进液相烧结,形成晶界间的次晶相YAG(3 Y2O3.5Al2O3),有利于提高复合材料的断裂韧性;在较高烧结温度下,碳纤维、烧结助剂与基体间发生反应,形成较强结合界面;纤维拔出、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制。     

SiCw/BAS玻璃陶瓷基复合材料的显微结构与力学性能

研究了热压SiCw/BAS复合材料的六方 -单斜晶型转变、显微结构与力学性能。结果表明 ,复合材料中SiC晶须的存在阻碍单斜钡长石晶种促进六方 -单斜晶型转变 ;SiC晶须能显著改善BAS玻璃陶瓷基体的力学性能。增韧机制主要是裂纹偏转和晶须断裂 ,增强机制主要是载荷传递。另一方面 ,SiC晶须 /基体界面存在的玻璃相不利于晶须拔出和桥接增韧效应 ,玻璃相的高温软化降低复合材料的高温强度。     

陶瓷材料的韧化及其增韧机理(二)——SiC、Si_3N_4陶瓷和陶瓷复合材料的韧化

本文主要综述了晶粒形状、晶粒大小、晶界特性、气孔率和超显微结构对SiC、Si_3~-N_4陶瓷韧化的影响规律及作用机制;另外还分析了陶瓷复合材料和晶须的强韧化机理,主要介绍了裂纹转向机理、晶须(或纤维)拉脱机理及复合增韧机理。     

ZrB2-SiCW超高温陶瓷材料的研究

将SiC晶须与ZrB2基体原料按配比混料,然后热压制备了晶须增韧ZrB2基超高温陶瓷复合材料,研究了复合材料的性能与显微组织。结果表明,所制备的ZrB2复合材料密度较高,其相对密度为98.5%。复合材料的断裂韧性比较低,其平均值为1.95MPa·#m。在等离子电弧加热器上烧蚀9s钟不碎裂;其质量损失随烧蚀时间延长而增加,两者之间近似呈平方关系。复合材料热压坯的组织为晶粒尺寸相近、成分均匀的组织,在等离子电弧加热器上烧蚀5s钟后,部分韧化相开始熔化飞出,留下孔洞。     

AZ抗弹陶瓷和SiC陶瓷抗弹性能对比研究

采用数值模拟计算和靶试验证的方式,用防护系数表征研究同等厚度的AZ(Zr O_2增韧Al_2O_3)陶瓷和Si C陶瓷制作的陶瓷复合板抗7.62 mm穿燃弹的性能。结果表明:同等厚度的AZ抗弹陶瓷和Si C陶瓷制作的陶瓷复合板抗7.62 mm穿燃弹的性能相当,用等厚度的Si C陶瓷代替AZ抗弹陶瓷制作的陶瓷复合板能减轻质量20%以上。     

ZrO_2-MoSi_2复合材料及性能研究

采用热压法制备ＺｒＯ２－ＭｏＳｉ２复合材料。结果表明：复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性受第二相粒子ＺｒＯ２含量的影响；在合理的工艺条件下，复合材料的抗弯强度和断裂韧性较基体ＭｏＳｉ２约可提高１～２倍，分别达到５５０ＭＰａ，９．１ＭＰａ·ｍ１／２。研究认为，材料性能提高的主要原因在于ＺｒＯ２相变增韧及复合材料中存在的残余应力。     

热压制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。     

Mo-CCN-ZrO2复合材料显微组织及性能研究

以难熔金属钼为基体,添加相应比例的3Y-ZrO₂(Y₂O₃稳定ZrO₂)粉体和球形CrCoNi(CCN)中熵合金粉体、C粉,通过固固混合、粉末冶金法制备典型的耐烧蚀钼基复合材料Mo-0.65%CCN-2.0%ZrO₂。系统研究Mo-0.65%CCN-2.0%ZrO₂钼基复合材料显微组织、不同加工变形条件下力学性能及抗氧化能力。结果表明:随变形量增大,晶粒得到细化,第二相粒子分布均匀,材料抗拉强度、伸长率、抗弯强度、断裂韧性等力学性能显著提高;在变形量达65%时,抗拉强度达812 MPa,屈服强度为696 MPa,伸长率为26.2%,抗弯强度为1707 MPa,断裂韧性为32.3 MPa·m1/2;材料断裂类型表现为典型韧性断裂特征,材料的抗氧化能力显著改善。     

原位生长莫来石棒晶增强钡长石基复合材料的制备及性能

以煤矸石、碳酸钡和氧化铝为原料,采用同相反应热压烧结法制备了原位生长莫来石棒晶增强 BAS 复合材料,借助于 XRD 和 SEM 研究烧成温度和配比对复合材料的相组成、结构和性能的影响。结果表明:热压烧结制备的致密均匀的复合材料,各相结合紧密,均匀分布,莫来石呈针状或棒状,形成空间网络结构;温度的升高,有利于材料的致密化和力学性能的改善,在1450℃×1h×20 MPa 时,按 m(BaO):m(Al_2O_3):m(SiO_2)=30:15:55的配比制备的材料可以获得优异的力学性能。弯曲强度为215 MPa,断裂韧性为3.8 MPa·m~(1/2),比纯钡长石基体材料分别提高169%和111%。     

TM2B3(TM=V,Nb,Ta)的物理性能及各向异性

利用第一性原理密度泛函理论方法计算了3种TM₂B₃(TM=V,Nb,Ta)化合物的晶体结构稳定性、弹性模量、硬度、耐磨性、最小热导率、德拜温度及弹性模量、声速和最小热导率的各向异性。结果表明：3种硼化物均为正交结构且满足热力学稳定性和力学稳定性。V₂B₃的维氏硬度接近4 081.6HV(40 GPa)，是潜在的超硬材料，且V₂B₃的耐磨性最高。3种硼化物的体积模量、切变模量和弹性模量具有强的各向异性，声速各向异性在不同晶面上的差异明显。同时，最小热导率与晶体方向关系不大。     

Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展

陶瓷材料对裂纹的敏感性极大地限制了其使用范围,裂纹愈合处理可以恢复材料强度,提高可靠性,延长使用寿命。综述了Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹自愈合研究进展,对Al_2O_3基陶瓷材料裂纹愈合机理,裂纹愈合效果的影响因素,以及裂纹愈合后材料的相关性能变化进行了系统地总结与分析,并对Al_2O_3基结构陶瓷材料裂纹愈合领域急待解决的问题进行了探讨。     

镀铜二硼化钛-碳纤维增强铜-石墨基复合材料的性能研究

研究了在铜-石墨基复合材料中用镀铜TiB2和碳纤维取代一部分石墨后对复合材料密度、电阻率、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:用2%的碳纤维取代部分石墨后,随着镀铜TiB2的含量增加到2%时,其复合材料的密度比原来提高2%,电导率提高31%,硬度提高26%,抗弯强度提高8%。