Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC纳米复合材料的制备及性能

本文研究了非均相沉淀法制备Al2O3－ZrO2（3Y）－SiC复合粉体的工艺过程,认为粉体的理烧温度是至关重要的,热压烧结得到了致密的Al2O3－ZrO2（3Y）－SiC纳米复合材料,ZrO2的加入对烧结温度的影响不大．通过TEM观察,SiC颗粒均匀分散于材料中,大的ZrO2颗粒位于Al2O3晶粒间,小的圆形ZrO2颗粒位于Al2O3晶粒内,一部分Al2O3晶粒呈非等轴状．80Wt％Al2O3－15wt％ZrO2－5Wt％SiC纳米复合材料的抗弯强度可达555MPa,韧性为3.8MPa．m1／2.     

Al2O3基复合材料中纳米SiC对微观结构的影响

本文从烧结温度、基体晶粒大小、断裂方式、SiC在基体中的分布等几个方面研究了纳米SiC颗粒的加入对Al2O3微观结构的影响．用非均相沉淀工艺制备的纳米SiC-Al2O3复合粉体，具有Al2O3颗粒包裹纳米SiC的特点，提高了烧结温度，明显使Al2O3晶粒变小，并且抑制晶粒异常长大，试样的断裂方式从以沿晶断裂为主转变到以穿晶断裂为主．SiC在Al2O3中分布均匀，大部分位于晶粒内，少部分位于晶界上．这种微观结构有利于力学性能的提高．     

原位化学法制备纳米ZrO2/Cu复合材料的研究

为了提高铜基复合材料的强度和电导率,采用具有良好机械性能和热物理性能的ZrO2(3%(摩尔分数)Y2O3)作为增强相,原位化学法制备了ZrO2纳米颗粒增强铜基复合材料,其主要制备工艺包括前驱复合粉体CuO、ZrO2的制备,经氢气还原得到ZrO2/Cu复合粉,再经过压制,真空烧结,复压等工序制得最后的样品.研究了制备工艺包括初压压力,烧结温度、时间对材料性能的影响;结果表明,在初压压力为550MPa,975℃烧结1.5h时,可得到最佳性能复合材料.透射电镜观察表明,在ZrO2/Cu纳米复合粉中,氧化锆纳米颗粒形状为圆形和四方形,平均尺寸约为20nm左右.纳米ZrO2在基体中分布均匀,细化了晶粒,提高材料硬度,使复合材料具有良好的综合性能.随着ZrO2含量的提高,密度、电导率降低,硬度升高.     

微波烧结Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的研究

以分析纯Al(NO3)3.9H2O·NH3.H2O和50 nm的SiC粉体为原料,采用溶胶-凝胶法制备干凝胶,经热处理合成Al2O3/SiC纳米复合粉体。利用微波烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并与常规烧结比较,分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能影响。结果表明,与常规烧结相比,微波烧结可以提高Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的强度和韧性,改善材料的显微结构,促进致密化和晶粒生长。     

纳米Al2O3与SiO2的制备及在陶瓷釉料中的应用

以普通无机盐为原料采用沉淀法制备了纳米Al2O3和SiO2.XRD分析表明样品为无定形结构,SEM分析表明得到的纳米Al2O3和SiO2均为球形颗粒,直径分别为90m和300nm.将合成的纳米材料添加至陶瓷面釉进行烧结测试,结果表明,添加纳米材料釉料的烧结温度比普通釉料的烧结温度降低了30℃,釉层性能明显得到改善,釉料良好的性能源于纳米材料较大的表面积及高的烧结活性.     

纳米Cu-Al2O3复合材料的烧结法制备研究

研究了纳米Al2O3陶瓷颗粒增强铜基复合材料制备技术.选用纳米级Al2O3陶瓷颗粒作为增强相,采用超声波增强化学镀的方法完成对纳米Al2O3陶瓷颗粒金属铜包覆,热压烧结成纳米Al2O3陶瓷颗粒增强铜基复合材料,开采用XRD、TEM等分析测试技术对其组织性能进行研究.     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3复合粉体经放电等离子超快速烧结得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为600℃/min,在烧结温度不保温,迅即在3 min内冷却至600°C以下. 力学性能研究结果表明,在1450℃超快速烧结得到的纳米复相陶瓷的抗弯强度高达1200MPa,断裂韧性K1c为5 MPa1/2. TEM像显示纳米SiC颗粒大多分布在Al2O3母体晶粒内,也有一些纳米SiC颗粒分布在ZrO2晶粒内. 断裂表面的SEM像表明,穿晶断裂是其主要的断裂模式,这是所制备的纳米复相陶瓷力学性能大幅提高的主要原因.     

TiN-Al2O3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al2O3粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al2O3复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al2O3材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al2O3基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al2O3材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m1/2提高到690MPa和5.1MPa·m1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10-3Ω·cm).     

掺入Al2O3对固体氧化物电解质材料YSZ性能影响的研究

在立方相的钇稳定化氧化锆[(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08](YSZ)中，掺入少许不同量的Al2O2，研究其对基体材料YSZ的烧结性能、机械强度和导电性能的影响，并对其机理进行了分析。实验结果表明，掺入Al2O2能够明显降低电解质烧结温度，改善烧结性能。在1300℃烧结1h后，少量掺杂Al2O3的样品晶粒尺寸明显比纯YSZ样品的小；从阻抗谱图上可以看出，随着Al2O3含量的zk加，晶界电阻不断减小，在掺杂比例为4％(质量分数)时，达到最小点。而后随着Al2O3含量的zk加，晶界电阻又呈上升趋势。用纯YSZ和掺4％(质量分数)Al2O的材料制成SOFC，得到伏安特性曲线，结果表明，掺4％(质量分数)Al2O3的性能比YSZ好。     

ZrO2(n)/SiC(n)-MoSi2纳米复合陶瓷中纳米颗粒的均匀分散

本文探讨了在pH值一定的情况下,不同分散剂、不同分散介质对纳米ZrO2、纳米SiC的分散效果的影响,并考察了不同表面处理方法对纳米SiC颗粒分散性的影响.研究结果表明:以PEG为分散剂、水为分散介质可以有效地分散纳米ZrO2和纳米SiC,并能与基体MoSi2粉末均匀混合;采用550℃、2h的煅烧工艺处理纳米SiC可有效改善其分散性.     

先驱体转化制备ZrO2改性SiC陶瓷的氧化行为研究

采用先驱体转化法,以聚碳硅烷、二乙烯基苯和正丁醇锆为原料高温裂解制备了ZrO2改性的SiC陶瓷材料,结合XRD,SEM和EDS能谱等测试方法,研究ZrO2的添加对材料氧化行为的影响。结果表明:ZrO2引入后,SiC陶瓷材料在1600℃开始氧化,表面生成了SiO2阻氧层阻止气体逸出,宏观上形成气泡,到1700℃材料氧化较严重,表面变得凹凸不平,出现较多空洞,并且存在一定程度的失重;1700℃氧化后,含ZrO2的材料表面和内部均有一定程度的氧化,表面的主要成分为SiO2,内部有部分SiC发生了氧化,两种材料氧化层呈梯度分布;在高温氧化过程中,ZrO2会发生由四方相向单斜相的相变,SiC对ZrO2的相变具有抑制作用,而材料氧化后生成的SiO2则无法抑制ZrO2的相变。     

SiC-ZrO_2纳米颗粒协同强韧化MOSi_2陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC-ZrO_2/MoSi_2复相陶瓷以及对比试样MoSi_2、ZrO_2/MoSi_2、SiC/MoSi_2陶瓷,利用X射线衍射仪、透射电镜以及力学性能测试仪器等对材料组织和力学性能进行了研究。结果表明:纳米ZrO_2、SiC颗粒的加入可以有效细化MoSi_2基体晶粒,纳米ZrO_2、SiC颗粒协同作用更有利于提高MoSi_2基陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,协同相中纳米SiC颗粒细化和强化MoSi_2基体的效果要好于纳米ZrO_2颗粒;20 vol%SiC+10 vol%ZrO_2+MoSi_2复相陶瓷抗弯强度是MoSi_2的3.8倍,断裂韧度是MoSi_2的2.4倍;在复相陶瓷基体以及粒子周围存在不同特征的位错组态,ZrO_2可以依靠自身相变的体积效应向基体泵入或输送位错,钉扎位错的第二相粒子包括SiC粒子和未相变的ZrO_2小粒子,弥散相特别是晶内型SiC和ZrO_2粒子对复相陶瓷位错的钉扎作用明显。     

Thermo dynamic Assessment and Microstructure of the ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3 System

The ZrO2-CeO2-AI2O3 system has been assessed with the CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams) technique using the PARROT procedure. The experimental information on the ZrO2-AI2O3, AI2O3-CeO2 systems as well as the isothermal sections of the ternary system at 1673 K and 1873 K is well reproduced. According to the assessed isothermal section at 1723 K, no alumina dissolves into the tetragonal zirconia phase. Specimens with different alumina content are fabricated from commercial 12 mol pct CeO2-stabilized ZrO2 powder (12Ce-ZrO2). The thermodynamic properties are consistent with the observed microstructure, which present a combination of tetragonal phase and alumina grains.     

纳米SiC-MoS2/Ni基复合电刷镀层组织与耐磨性能

通过对纳米SiC颗粒进行表面修饰处理,采用电刷镀技术制备纳米SiC-MoS2/Ni基复合刷镀层,分析探讨了纳米SiC和MoS2的含量对镀层形貌和耐磨性能的影响。结果表明,镀液中加入经表面修饰的纳米SiC颗粒可以提高镀层硬度,同时在干滑动磨损试验条件下,纳米SiC-MoS2复合刷镀层具有良好的耐磨减摩性能。     

ZrO2颗粒状态对SiC/金刚石复相陶瓷结构、性能的影响

本文用不同水解时间辅以氨水沉淀制备了不同颗粒尺寸的纳米(9nm ) ZrO₂ (Y₂O₃) 粉体。以其为增韧相, 在高温(1350℃) 超高压(5GPa) 条件下烧结ZrO₂ (Y₂O₃) + SiC+ 金刚石超硬复相陶瓷, 用TEM、SEM、XRD、冲击韧性测定和磨耗比测定研究了ZrO₂ (Y₂O₃) 颗粒形状特征及对超硬复相陶瓷相结构及机械性能的影响。结果表明, ZrO₂ (Y₂O₃) 制备的水解时间≥50h, ZrO₂ (Y₂O₃) 颗粒均一, 在复相陶瓷内均一分布, 以100% t 相存留, 断裂过程中t →m 转变量≥20vo l% , 使超硬复相陶瓷具备较高韧性及耐磨性。      

电沉积Ni-Mo/ZrO2合金镀层结构及其电化学性能

为提高Ni-Mo合金镀层的电化学性能,在Ni-Mo镀液中添加纳米ZrO2颗粒成功制备了Ni-Mo/Zr02复合镀层,研究了Ni-Mo/ZrO2合金电镀层的结构及其化学活性,并与Ni-Mo、Ni/ZrO2的相关性能进行了对比.研究结果表明:Ni-Mo/ZrO2镀层结构为非晶+纳米晶并混杂有ZrO2纳米颗粒,添加ZrO2纳...     

Microstructure and fracture behaviour of ZrO2 (2 mol% Y2O3) reinforced with SiC whiskers

The microstructure, mechanical properties, fracture behaviour and toughening mechanisms of 20 vol% SiCw–ZrO2 (2 mol% Y2O3) composite were investigated by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopies, energy dispersive analysis of X-rays, high-resolution electron microscopy techniques and the three-point bending test. The results show that the ZrO2 (2 mol% Y2O3) matrix is well strengthened and toughened by 20 vol% SiCw. The SiC whiskers are directly bonded to the matrix with no interfacial reaction layer or amorphous phase. The main toughening mechanisms of the composite are crack deflection, dynamic tetragonal to monoclinic ZrO2 transformation, whisker pull-out and crack bridging. In addition, the fracture behaviour of the composite was observed using an in situ fracture technique.     

Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2含纳米结构等离子喷涂层的显微硬度及韧性

为了提高传统Al_2O_3+40%TiO_2等离子喷涂层的力学性能,将纳米结构的ZrO_2粉末引入热喷涂层,采用液相喷雾造粒的方法将纳米ZrO_2-准微米级Al_2O_3/TiO_2颗粒团聚成适用于等离子喷涂的微米级粉体,并用等离子喷涂技术制备出含有纳米结构的陶瓷涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计等对涂层的微观结构和性能进行了检测.结果表明,最佳喷涂功率40 kW下制备的纳米陶瓷涂层的显微硬度和韧性比传统涂层有了明显提高.     

纳米ZrO2与微米Al2O3复合陶瓷的断裂模式

研究了两种微米Al2O3与纳米ZrO2复合陶瓷的裂纹扩展过程与显微结构的关系.结果表明,Al2O3晶粒内部形成纳米级或亚微米级ZrO2颗粒,是复合陶瓷的断裂模式从沿晶断裂向穿晶断裂转化的主因.ZrO2含量较低有利于Al2O3晶界迁移包裹纳米ZrO2形成内晶结构;而ZrO2含量较高使主晶相长大受到抑止,不利于形成内晶结构,趋向于沿晶断裂.裂纹穿晶扩展需要的驱动力比沿晶断裂大,故裂纹扩展阻力曲线的上升趋势更加显著.裂纹穿晶扩展路径主要取决于内晶颗粒产生的弹性应力场的性质.     

PET接枝改性纳米ZrO2/PC复合材料的力学性能

采用接枝聚合反应在纳米ZrO₂表面接枝聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 低聚物,以提高其与聚碳酸酯(PC)的相容性;改性纳米ZrO₂与PC经过共混挤出,制备了纳米ZrO₂/PC复合材料。采用FTIR、XPS、TEM、TG、接触角等测试方法对接枝改性后的纳米ZrO₂进行了表征,结果表明,PET化学键合到了纳米ZrO₂表面,使ZrO₂疏水性显著增强,微观颗粒分散性好。对纳米ZrO₂/PC复合材料进行了力学性能测试,探讨了纳米ZrO₂的添加量与复合材料力学性能的关系。结果表明：纳米ZrO₂/PC复合材料的力学性能较纯PC有明显改善;随着改性纳米ZrO₂含量的增加,缺口冲击强度和拉伸强度都呈现出先增加后降低的趋势,分别在ZrO₂质量分数为1%和0.3%时达到最大值;弯曲强度在实验范围内一直呈上升趋势,最大弯曲强度比纯PC提高2.54 MPa。