采用TiH_2预处理的SiC陶瓷柱阵列增强/高铬铸铁复合材料界面与耐磨性能（英文）

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。     

Interface and Wear Resistance of SiC Ceramic Column Grid Array Reinforced High-Chromium Cast Iron Composite Pretreated with TiH2

利用TiH2粉末膏剂涂覆和在真空下1000或1400℃保温20 min的预处理工艺对反应烧结SiC陶瓷柱进行了表面预处理,再将预处理好的SiC陶瓷柱固定在石墨板上,随后采用金属浇铸工艺制备了一种具有高度陶瓷增强体宏观均匀性、可靠性和可设计性的SiC陶瓷柱阵列增强高铬铸铁复合材料。陶瓷涂层和复合材料界面分析表明:1400℃为较优的SiC表面预处理温度,预处理后SiC表面形成一层可靠的金属性复合层。该复合层在高温浇注过程中不会被溶解,可有效抑制高铬铸铁与SiC陶瓷的界面反应,从而形成无脱层、优良的复合材料陶瓷/金属磨损界面。与该复合材料的金属基体相比,由于SiC陶瓷柱的有效添加,经表面处理后不同陶瓷含量的SiC/高铬铸铁复合材料的耐磨性能均显著提高。     

燃烧合成AlN粉体的放电等离子烧结及其导热性能

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺研究了燃烧合成法制备的2种具有不同形貌的AlN粉以及1种碳热还原氮化法制备的市售亚微米级AlN粉的烧结性能、致密化机理以及导热性能。结果表明:燃烧合成法制备的AlN纳米晶须状粉末具有与亚微米级标准市售AlN粉末同样优异的烧结性能,都能够在无烧结助剂情况下在1600℃的较低温度下烧结致密。在烧结过程中,由于燃烧合成AlN粉自身的高化学活性和SPS产生的等离子体活化作用,使得AlN粉以自身的分解-再结晶-凝聚机制进行致密化,导致晶界强度很高,断裂时以穿晶断裂为主;而在市售AlN粉末烧结过程中以表面扩散机制致密化,在晶界处形成了AlON相,降低了晶界强度,因此以沿晶断裂为主。AlN原料的氧含量对热导率的影响很大。由于燃烧合成AlN粉体的氧含量较碳热还原法制备的市售AlN粉体略高,导致其烧结试样热导率略低。     

等离子活化烧结法制备Ni基金属/金属间化合物叠层复合材料微观组织与拉伸行为（英文）

采用等离子活化烧结法,通过Ni箔和Al箔的原位燃烧反应制备了镍基金属/金属间化合物叠层复合材料。微观结构观察表明叠层由反应层和剩余镍层交替组成,且反应层由多个金属间化合物单层构成。这些金属间化合物相的成分呈梯度分布,且随试样处理温度的升高,逐步由富铝相向富镍相转变。相应地,叠层复合材料的抗拉伸强度随着温度升高而逐渐升高,在1473 K温度下制备的复合材料具有最高的抗拉伸强度和伸长率。拉伸试样的断口形貌显示,在较低处理温度(1073和1173 K)制备的叠层复合材料,其断裂是由于金属间化合物层内的横向裂纹与镍层内的剪切带交互作用所引起的。随着处理温度升高,试样的断裂由多重裂纹模式向单裂纹模式转变。     

氟化钙对常压烧结Si3N4/BN复相陶瓷结构与性能的影响

以微米级Si3N4和h-BN粉末为原料,CaF2–Al2O3–Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备了BN体积含量为25%的Si3N4/BN复相陶瓷。研究了CaF2添加量对Si3N4/BN复相陶瓷材料力学性能的影响,并通过X射线衍射和场发射扫描电镜分析了复相陶瓷的物相组成和显微组织。结果表明：随着CaF2添加量增加,制备的Si3N4/BN复相陶瓷材料气孔率逐渐增大,收缩率变小,相对密度减小。添加量为2%（质量分数）时,Si3N4/BN复相陶瓷的室温抗弯强度达145.5MPa。添加适量的CaF2可在Si3N4/BN复相陶瓷材料常压烧结过程中较大程度地破坏h-BN的卡片房式结构,将微米级的h-BN颗粒变成纳米级颗粒。     

可加工陶瓷的弱界面结构与性能优化研究进展

综合介绍了国内外云母玻璃陶瓷、多孔陶瓷、复相陶瓷和M_(n 1)AX_n化合物等可加工陶瓷的研究现状。重点分析了弱界面结构对可加工陶瓷在加工过程中裂纹的产生和扩展的影响,从而解释了其加工机理。探讨了弱界面结构在基体中的大小、分布与数量对可加工陶瓷性能的影响,提出了利用弱界面的显微结构设计进行性能优化的思路。展望了可加工陶瓷的重点研究方向,包括:加工机理的深入分析、表面硬化与强化技术的研究以及可加工性能的表征与评价等。     

中间相炭微球为碳源制备炭材料的凝胶注模成型工艺

以中间相炭微球为碳源,丙烯酰胺为凝胶体系,采用凝胶注模成型工艺制备炭坯体材料;设计了分批添加炭微球结合球磨处理以提高浆料中固相含量的方法;研究了凝胶注模成型工艺对炭微球浆料分散性、黏度、固相含量、凝胶反应及固化和干燥过程的影响。结果表明:在水基浆料中添加相对中间相炭微球质量分数为1%的分散剂,调节pH值到13时,浆料中的颗粒均匀分散、稳定存在;采用分批添加和球磨处理可以增大浆料中的固相含量,最高达到75%,此时浆料的黏度最大,为1.822Pa·s;随着引发剂用量的增大,诱导时间和凝胶反应时间急剧缩短,而催化剂用量对其影响不大,最终选择每30mL浆料添加0.4mL引发剂,0.6mL催化剂为宜;浇注前浆料充分真空除气以及干燥起始阶段用酒精置换温坯中的水分是保证炭坯体表面光洁、不开裂的关键因素。     

SiC复相陶瓷内加热器套管的制备及性能

用SiC粉作内加热器套管基本原料,采用反应烧结及常压烧结工艺制备具有复层结构的SiC复相陶瓷套管。套管内层为高致密SiC/Si复合材料,外层为SiC/C/SiC复相陶瓷。通过实验模拟内加热器服役环境,将套管内置热源在750℃熔融铝液中加热360 h测试其使用性能,研究外部复杂熔液腐蚀环境及内部强氧化气氛对SiC复相陶瓷套管的密度、抗弯强度、物相组成及显微形貌的影响。结果表明：复层结构SiC套管在模拟实验中展现出良好的抗热震及抗熔液浸蚀能力;内层材料由于高致密性具有良好的抗氧化性能;外层材料浸入熔体部分强度损伤小于10%,液面以上部分残余强度达到48MPa。SiC复相陶瓷套管在有色金属熔炼行业展现出良好的应用前景。     

Mo元素掺杂对氧化铝基陶瓷/金属复合材料微观形貌及介电性能的影响

采用粉末冶金法制备了Mo掺杂的Al_2O_3基陶瓷/金属复合材料(Al_2O_3/Mo),利用X射线衍射、扫描电镜等测试分析方法研究了Mo掺杂对复合材料微观形貌及介电性能的影响。结果表明:Al_2O_3/Mo复合材料主要由Al_2O_3相和Mo相组成,未出现新相。Mo主要分散在Al_2O_3晶界,并且随着Mo掺杂量的增加,Al_2O_3晶粒尺寸逐渐减小、材料气孔率逐渐增加。当Mo掺杂量小于20%(质量分数)时,复合材料电阻率(10~(12)?·cm)与相对介电常数(8~9)没有明显变化;而当Mo掺杂量大于20%,Mo由弥散相转变为连续相,复合材料的体电阻率急剧下降到10~(10)?·cm;当Mo掺杂量达到40%时,由于复合材料中Mo已经形成连续的贯穿网络,体电阻率下降趋势减缓,稳定在10?·cm左右。因此,通过调控Al_2O_3基体中的Mo掺杂量及相分布,可以制备出具有不同电阻率的陶瓷/金属复合材料。     

浸渍及热处理对常压烧结AlN/h-BN复相陶瓷微观结构及性能的影响

采用常压烧结方法在1 700℃保温2 h制备出AlN/20%(体积分数)h-BN复相陶瓷,对烧结后的样品分别采用A10铝溶胶和硅溶胶/酚醛树脂进行浸渍处理,随后在1 450℃氮气气氛下热处理2 h。对比研究了浸渍及热处理前后复相陶瓷的致密度、抗弯强度、Vickers硬度、微观结构和物相组成,并分析了复相陶瓷的强化机理。结果表明:A10铝溶胶浸渍处理后样品的抗弯强度和Vickers硬度略有提高;经过硅溶胶/酚醛树脂处理的样品抗弯强度和Vickers硬度大幅提高,抗弯强度和Vickers硬度分别从81.5MPa和1.99 GPa提高到130.1 MPa和3.58GPa;硅溶胶/酚醛树脂处理后的样品在孔隙界面处生成的碳化硅及氮氧化铝是样品抗弯强度和Vickers硬度显著提高的主要原因。