MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的制备

采用热压烧结方法制备MoS2/Ti3SiC2(MoS2质量分数为2%)的层状复合材料.研究了不同烧结温度对烧结试样性能的影响.研究表明,在1 400℃,30 MPa压力和保温2 h条件下,可以得到致密度达99%以上的MoS2/Ti3SiC2复合材料;在Ti3SiC2中添加MoS2后,烧结温度越高维氏硬度越大;在1 400℃,烧结试样维氏硬度达6 220 MPa,高于纯Ti3SiC2材料的4 000 MPa;MoS2有良好的导电性能,使得烧结试样的电导率比较高,在1 400℃,烧结试样电导率达9.68×106 S·m-1,是纯Ti3SiC2材料的2倍.     

分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料

研究了采用分步法制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料的工艺,其制备过程分2步进行.首先制备Ti3SiC2高纯粉,再在1 400℃,30 MPa条件下热压烧结制备MoS2/Ti3SiC2层状复合材料.其MoS2含量分别为2%,4%,6%,8%(w/%).用XRD分析比较4种不同MoS2含量的烧结试样的相组成,并测试维氏硬度和电导率.实验结果表明,当MoS2含量为4%时,MoS2/Ti3SiC2烧结试样的硬度达到7.83 GPa,且电导率达到10.05×106 S·m-1.MoS2含量再增加时,烧结试样的硬度有所增大,但电导率有所下降.     

Ti/Al2O3复合材料性能研究

本文利用放电等离子烧结技术制备了致密的Ti/Al2O3复合材料.实验结果表明,60vol%Al2O3和80vol%Al2O3的Ti/Al2O3复合材料,界面处生成少量的TiAl,使得Ti与Al2O3间的界面能大于其单个晶粒的界面能,复合材料性能随Ti含量的增加而增大;40vol%Al2O3和20vol%Al2O3的Ti/Al2O3复合材料,界面处生成脆性的Ti3Al相,使得Ti与Al2O3间的界面能小于各自晶粒的界面能,材料的性能随Ti含量的增加而降低,同时断裂的模式也发生改变,由穿晶断裂为主转变为沿晶断裂,脆性的Ti3Al相是Ti/Al2O3复合材料力学性能降低的主要原因.     

Ti/Al2O3复合材料制备及其力学性能

利用放电等离子烧结(SPS)制备了性能优异的40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为897.29MPa、17.38MPa·m1/2、17.13GPa和99.24%.SEM和HREM对复合材料的微观结构分析发现,晶粒细化、位错环强化等是材料强度提高的主要原因;裂纹的偏转和桥联是材料韧性提高的关键所在.     

退火对Al2O3/SiC纳米复合材料裂纹愈合行为的影响

研究不同密度的Al2O3/SiC纳米复合材料在退火条件下的裂纹愈合行为。利用维氏压痕法引入可控的预制裂纹，通过测量退火前后材料抗弯强度的变化来表生裂纹愈合程度。当退火温度在850℃以上时，裂纹愈合效应随退火温度提高明显增强，在1150℃左右退火1h后，不同密度的试样的抗弯强度均恢复到试样的固有强度。裂纹愈合的机制主要归结于退火过程中残余应力的驰豫导致扩散键合和裂纹表面碳化硅颗粒的氧化作用。然而，过度的氧化会降低裂纹愈合的效果。     

Al2O3含量对Al2O3/W复合材料合成的影响

以铝热法为基础制备了A12O3/W复合材料，探讨了A12O3含量对复合材料合成的影响。研究表明：主要物相为α-A12O3、金属W。刚玉含量小于0．3时，温度影响不显著，大于0．3时，温度影响显著，有大量碳化物生成，且WC/W2C相对含量随A12O3含量增加及煅烧温度的提高而增加。当刚玉含量为0．5mol时，有正交晶钨酸铝生成。随刚玉含量变化，金属钨分布从连续分布向弥散分布变化。连续分布的金属钨因被氧化铝包裹因此难以碳化，而弥散分布的金属钨则易于被碳化。     

纳米Al/Al2O3复合材料的热稳定性机理

通过对纳米Al/Al2O3复合材料微观结构的研究，揭示了这种材料热稳定性的特点，在550℃以下，完整的Al2O3的外壳限制了Al的传输，从而保持了原来的晶粒形态和尺寸。在570～650℃的温度范围内，弥散分布的Al2O3碎片通过钉扎晶界抑制了Al晶粒的长大，即使在660℃，Al晶粒熔化后，弥散的Al2O3碎片仍可在冷凝过程中有效地抑制Al晶粒的长大。     

纳米Al2O3/尼龙复合材料的制备及性能表征

为了提高单体浇铸尼龙6的高温性能,用纳米Al2O3对单体浇铸尼龙尼龙进行填充增强,采用原位聚合技术制备了纳米Al2O3/尼龙复合材料(简称NA/MCN),用万能材料试验机测试了复合材料的拉伸强度,用扫描电镜观察了断口形貌特征,通过动态热机械分析仪对材料的热机械性能进行了表征,并与微米Al2O3增强铸型尼龙复合材料进行了对比分析,研究了粒子的粒径、粒子含量对复合材料拉伸强度和热力学性能的影响.采用傅里叶红外光谱研究了复合材料的结构.结果表明,复合材料的拉伸强度和玻璃化温度比尼龙基体明显提高,而储能模量的变化不大,纳米粒子增强尼龙复合材料的拉伸强度和玻璃化转变温度明显高于微米粒子增强尼龙复合材料;并且纳米氧化铝与尼龙基体之间存在化学相互作用.     

不锈钢基Al2O3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅 射功率以及退火温度对性能的影响.对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性.结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量.     

纳米Al/Al2O3复合材料中Al2O3膜的碎化对性能的影响

观察了在不同温度下退火的Al/Al2O3复合材料的微观组织，结果表明，当退火温度达570℃时包裹着Al核的非晶Al2O3壳开始破碎。研究了非晶Al2O3膜的破碎机理并在此基础上讨论了材料微观结构与力学性能和内耗的关系，发现氧化膜的状态对材料的力学性能和内耗特征具有决定性的影响。     

热压反应烧结法制备Al_2O_3/Ti_2AlC复合材料及其微观结构和性能

以Ti、Al和活性炭粉为原料,通过高能球磨及热压反应烧结法在1200℃合成Al2O3/Ti2AlC复合材料,即是在Ti2AlC层状材料的制备过程中同时被合成。研究了烧结温度对反应产物的影响,并重点分析了材料微观结构和性能的关系。结果表明:高能球磨使Ti2AlC的烧结温度降低,热压烧结在1200℃时得到了物相比较均匀、致密的Al2O3/Ti2AlC复合材料;同时分析材料微观结构,少量Al2O3的引入抑制了Ti2A1C晶体的异常长大,使得晶粒细小且均匀。力学性能测试表明,该材料室温抗弯强度可达275.4MPa,断裂韧度可达10.5MPa.m1/2,密度为4.2g/cm3。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2复合陶瓷涂层的显微组织与性能

采用液相喷雾造粒方法将纳米级Al2O3/TiO2团聚成微米级颗粒,制备了适用于等离子喷涂的陶瓷复合粉体,并利用等离子喷涂技术成功的制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和显微硬度计等设备对涂层的微观结构和性能做了初步的检测.结果表明,涂层中含有适当比例的未熔或半熔的纳米颗粒,涂层的硬度、韧性和耐磨性等性能与普通涂层相比都有了较大提高.     

纳米Al2O3/ZrO2复合粉体的制备及表征

高性能的复合粉体是制备纳米复相陶瓷材料的关键.采用醇-水溶液加热法结合共沉淀过程制备纳米Al2O3/ZrO2复合粉体,研究了不同沉淀剂对粉体团聚的影响,利用透射电镜、X射线衍射、热重-差热分析、比表面积测定等技术对获得的纳米复合粉体进行了表征.结果表明:采用NH4HCO3作为沉淀剂可以得到几乎无团聚的碱式碳酸盐前驱物,该前驱物在煅烧过程中的物相变化显示四方相氧化锆(t-ZrO2)的形成温度大幅度地提高,同时在较低温度下生成了α-Al2O3,在1 100℃转变为t-ZrO2相和α-Al2O3相;粉体中两相颗粒分散良好、粒径一致、无硬团聚,其平均粒径为15～20 nm,比表面积为69.5 m2·g-1.     

Low Shear Strength and Shear-Induced Failure in Ti3SiC2

Shear strength and shear-induced Hertzian contact damage in Ti3SiC2 were investigated using double-notched-beam specimen and steel spherical indenter, respectively. The shear strength of 40 MPa that was only about 10% of bending strength was obtained for this novel ceramic. The SEM fractograph of specimens failed in shear test indicated a combination of intergranular and transgranular fracture. Under a contact load, plastic indent without cone crack could be formed on the surface of Ti3SiC2 sample. Optical observation on side view showed half-circle cracks around the damage zone below the indent, and the crack shape was consistent with the contrail of the principal shearing stress. The low shear strength and the shearing-activated intergranular sliding were confirmed being the key factors for failure in Ti3SiC2.     

Sol-gel法制备纳米KF/Al2O3复合催化剂及其表征

首次用sol-gel法合成了纳米KF/Al2O3复合超强碱催化剂,克服了传统浸渍法的易团聚及负载物分布不均匀等缺点.用Knoevenagel反应对所制备的KF/Al2O3复合催化剂的催化性能进行了研究,用均匀设计软件对催化剂的制备过程进行了优化,用SEM、XRD、XPS对催化剂进行了表征.     

原位合成TiB2/Al2O3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个μm,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10~40μm左右),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

Al2O3纳米粉体悬浮液热物性实验研究

分别采用瞬态热线法、比较量热法和旋转粘度计测试了不同温度、粒子浓度和粒径下的Al2O3-DW（蒸馏水）纳米流体的导热系数、比热容、粘度等热物性参数。试验结果表明,粒子浓度、粒径和温度都是影响Al2O3-DW纳米流体热物性参数的重要因素。与水相比,纳米流体导热系数和粘度增加,常温4％体积份额下增幅分别为21．5％和52．3％;纳米流体比热容随着粒子体积份额增加而降低,并推导出了常温下低浓度纳米流体比热容的预测公式。     

模板法制备遗态Al2O3陶瓷的研究

以棉花为模板制备纤维状氧化铝陶瓷,并采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积检测法对其微观结构及特征进行了研究。结果表明,制备得到的Al2O3成功地保留了植物纤维的结构。在不同的烧结温度下,得到的Al2O3具有不同的晶型,从低温到高温,获得的晶型从非晶态Al2O3→γ-Al2O3→α-Al2O3,物质稳定性逐渐提高。对比表面积和平均孔径的测定结构表明,不同的制备工艺对氧化铝陶瓷的比表面积和孔径影响很大。     

TiO2/ Al2O3复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2／Al2O3复合薄膜，通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角的测量，研究了Al2O3与TiO2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率的影响。结果表明：Al2O3的加入和膜厚度的增加均有利于TiO2薄膜亲水性的改善；热处理温度对TiO2／Al2O3复合膜的亲水性有较大影响，其中经450℃热处理的薄膜亲水性最好；Al2O3的加入未降低复合膜的可见光透光率，其平均透光率大于80％。