Al_2O_3—ZrO_2陶瓷的研究

本文主要对Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料进行了研究。利用化学法制备了Al_2O_3和ZrO_2微粉,并对两种微粉的性能进行了测试。利用常压氧化气氛烧结技术制备了Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料,并对其力学性能进行了评价。在我们的试验条件下,研制的Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料的力学性能分别为:维氏硬度Hv=12GPa,弯曲强度σ=1050MPa,断裂韧性K_(IC)=12.2MPam~(1/2),杨氏模量E=258GPa,并对Al_2O_3—ZrO_2陶瓷材料的生成机理及增韧机理进行了研究。     

添加纳米Al2O3对Al2O3陶瓷增韧和增强的影响

添加尺寸为３７ｎｍ的Ａｌ２Ｏ３不仅可以显著地提高通用Ａｌ２Ｏ３陶瓷的烧结性能，降低烧结体的晶粒度，而且可以提高烧结体的断裂韧性和抗弯强度，添加量为２０％时，能产生最佳增韧和增强作用。     

晶粒尺寸对Al_2O_3/LiTaO_3复合陶瓷中电畴结构的影响

用氮气保护热压烧结工艺制备了Al2O3/LiTaO3复合陶瓷,研究了第二相Al2O3和基体LiTaO3的晶粒尺寸对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷中电畴结构的影响.结果表明,Al2O3和LiTaO3的晶粒尺寸变小后,Al2O3/LiTaO3复合陶瓷电畴数量和密度明显变少,而且畴区也较大,只有在晶粒变形较大的地方才会出现典型的非180°电畴结构,但复合陶瓷中电畴结构类型、形貌没有变化.     

几种SiC颗粒增韧防热陶瓷的增韧机制分析

通过对热压成形的ZrB_2+SiC、HfB_2+SiC体系以及原位合成的ZrB_2+SiC体系的压痕试验,分析了SiC颗粒增韧防热陶瓷的增韧机制.从力学角度阐述了各体系的增韧机制,从裂纹的扩展方式及耗能角度比较了各体系增韧模式的异同.分析指出,裂纹偏转、裂纹桥联、裂纹分叉钉扎等多种机制的协同作用是SiC颗粒增韧防热陶瓷韧性大幅提高的主要原因.基体与增强相之间的化学匹配关系也是影响增韧效果的原因之一.     

Al_2O_3颗粒增强钢铁基复合材料的研究进展

综述了Al2O3颗粒增强钢铁基复合材料的研究进展,重点介绍了几种复合工艺方法及其特点,分析了当前研究的不足,并对未来的发展进行了展望。     

Al_2O_3／TiB_2和Al_2O_3／TiB_2／SiC_W陶瓷复合材料在

研究了热压烧结工艺制备的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２和Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷复合材料在１３００℃的氧化行为用ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ／ＥＤＳＡ分析了材料氧化后的相组成及显微结构．结果表明：两种材料在１３００℃空气中氧化３０ｈ内的氧化增重符合抛物线规律，ＳｉＣ晶须的加入可明显改善Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２材料的高温抗氧化性．     

氧化锆增韧莫来石陶瓷的研究

本文研究了ＺｒＯ２含量（０－３５ｖｏ１％）对ＺＴＭ陶瓷的σｆ、Ｋｉｃ、α、γ的影响，并对这些性能随温度的变化作了对比。结果表明，ＺＴＭ陶瓷的σｆ、ＫＩＣ均随ＺｒＯ２含量的增加而提高，强度随温度变化的趋势与纯莫来石一致，同时，ＺＴＭ的平均线膨胀系数高于纯莫来石，导热系数低于纯莫来石。     

层状ZrB2基陶瓷的增韧机制分析

将传统陶瓷中的轧膜工艺应用到超高温陶瓷的制备上,制备ZrB2基层状复合陶瓷。根据层间应力需求设计材料组分。基体层组分为ZrB2+10vol%SiCp+10volSiCw;中间层组分为ZrB2+44.1vol%SiCp+37vol%MoSi2。复合陶瓷在1950℃,25MPa条件下热压烧结制成并进行机械性能测试及微结构观察。结果显示,复合陶瓷有较高的致密度,力学性能较纯ZrB2陶瓷有较大的提升。微观结构观察表明,由于层状结构的存在,裂纹在扩展过程中反复偏转,吸收了大部分能量,有效的提高了复合陶瓷的韧性。复合陶瓷的增韧机制为弱界面层对裂纹的偏折、裂纹分支、基体片层的破坏以及基体片层内部增韧的协同增韧。     

Al_2O_3/Al基颗粒增强复合材料的凝固组织

本文利用旋涡制造颗粒增强铝基复合材料 ,探讨了增强颗粒的添加对基体凝固组织的影响 ,对比了添加SiO2 (SiO2 和铝液发生下式反应 :3SiO2 4Al—→ 3Si 2Al2 O3 )和Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布。实验结果表明 ,由于颗粒的存在 ,晶体的生长受到影响 ,导致组织细化。添加SiO2 复合材料的增强颗粒分布比添加Al2 O3 复合材料的增强颗粒分布更易均匀     

超声辅助原位合成Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料

针对Al-CuO反应体系,利用熔体直接反应法,施加间接超声辅助,原位合成了Al2O3颗粒增强铝基复合材料。结果表明,高能超声对Al-CuO体系的原位反应有促进作用,施加超声后自生的Al2O3颗粒直径为1~2μm,较未施加超声的数量多,在晶内与晶界弥散分布。间接超声处理的适宜温度为665~675℃,超声后在875℃保温30min有利于Al2O3颗粒生成及弥散分布。高能超声的促进作用主要表现在声空化和声流效应对CuO粉和Al熔体间润湿性的改善以及对团聚CuO粉末的分散,本质是对Al-CuO体系原位反应的热力学与动力学环境的优化。     

粗颗粒Al2O3陶瓷材料的研究

研究了一种粗颗粒Ａｌ２Ｏ３的新型陶瓷材料，探讨了该材料的烧结机理，并对其主要机械性能进行了测试与分析．结果表明，加入适量的ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ氧化物助烧添加剂，经１５００℃左右烧结而成的此类材料具有一定的综合机械性能，其烧结机理主要为粘－塑性流动机理。该材料具有制造工艺简单、成本低等优点。     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

Al_2O_3(3(p))/Al金属基复合材料工艺及性能

采用半固态搅熔复合模锻成形工艺方法，获得不同重量百分比的Al2O3颗粒增强铝基复合材料，研究了其机械性能、耐磨性及工艺参数的作用规律。     

CaSiO_3复合添加剂对CaZrO_3~-Al_2O_3接触层抗Al_2O_3附着性能影响

骨料部分采用锆酸钙颗粒(粒度≤0.374 mm和≤0.147 mm),基质部分采用6%的α-Al_2O_3微粉,在基质部分分别加入2%、4%、6%、8%的CaSiO_3以及3% CaSiO_3-3% SiO_2、3% CaSiO_3-3% ZrSiO_4,经冷等静压成型、干燥后于1550 ℃,3 h烧成制得复合了CaSiO_3的CaZrO_3-Al_2O_3接触层,对接触层检测其显气孔率及体积密度,同时进行XRD及SEM分析,并建立抗附着模型对比了CaSiO_3复合添加剂对接触层抗Al_2O_3附着性能的影响.结果表明,随着CaSiO_3含量的增加,接触层的致密化程度先增加后减小,其促进CaZrO_3分解的程度变大,抗Al_2O_3附着的性能增强.在添加剂量相同的情况下,CaSiO_3复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果要比单独加入CaSiO_3的好,其中CaSiO_3-SiO_2复合添加剂抗Al_2O_3附着堵塞的效果最佳.此外,CaSiO_3复合添加剂不仅可以细化CaZrO_3颗粒,而且使颗粒间结合更为紧密;颗粒越小,其晶界面积越大,CaZrO_3分解出的CaO沿晶界扩散就越快,从而与Al_2O_3反应的程度越大.     

纳米SiC对Al_2O_3-SiC-C质浇注料性能的影响

以ω(Al_2O_3)＞99.1%的电熔致密刚玉,粒度＜0.074 mm、ω(SiC)＞97%的碳化硅等为主要原料,SiO_2微粉、沥青和Alphabond为添加物,研究了纳米SiC加入量(质量分数,下同)分别为0, 0.5%, 1%, 1.5%和2%时对Alpha-bond结合的Al_2O_3-SiC-C质浇注料的流动值、常规物理性能、高温抗折强度和抗渣性的影响.采用XRD衍射仪和SEM对实验后的试样进行了物相和显微结构分析.结果表明:采用细粉预混法引入纳米SiC,使Al_2O_3-SiC-C质浇注料更为致密;在保持浇注料流动性相当的条件下,纳米SiC加入量增加到2%,浇注料加水量从3.83%增加到4.67%,增幅为22%,说明纳米SiC的引入对浇注料的流动性影响较大;纳米SiC的加入,对浇注料的常温抗折强度和耐压强度影响不大,高温抗折强度在纳米SiC加入量为0.5%时最高,提高幅度为4%;物相分析表明,添加1.0%纳米SiC后的试样中生成的莫来石比不加纳米SiC试样中生成的少,刚玉的量跟不加纳米SiC试样中的相当,SiC的量比不加纳米SiC试样中剩余的多;静态坩埚抗渣实验表明,含纳米SiC的浇注料,在加入1.0%纳米Al_2O_3时,抗渣渗透性得到显著改善,而抗渣侵蚀性变化不明显.     

原位合成TiB_2/Al_2O_3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,平均尺寸为几个微米,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10～40μm),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

Al_2O_3的能带结构和光学函数的关系

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理CASTEP计算程序,研究Al_2O_3的能带结构和光学函数.结果表明,α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3的能带结构形状相似,γ-Al_2O_3的高对称性使得费米面向高能级方向移动,进入导带;对于较常见的几种波长激光,α-Al_2O_3的介电函数虚部均为0,实部随着激光波长增大而减小;γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部随着激光波长增大而增大.γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部和反射率均高于α-Al_2O_3,在激光波长为10.6 ìm时反射率最高,达到40.1%,为α-Al_2O_3的7倍.     

激光熔覆纳米Al_2O_3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,激光重熔区亚稳相γ Al2O3转变成稳定相α Al2O3,熔覆层由粗颗粒α Al2O3和TiO2以及纳米α Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除;纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层。     

45钢表面激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层的研究

采用SEM,TEM及EDAX等手段研究了45钢表面Al2O3－NiCrAl复合陶瓷涂层的组织结构,实验结果表明：Al2O3－NiCrAl复合陶瓷等离子喷涂层的组织呈层片状,面层由α－Al2O3和少量的γ－Al2O3组成,Al2O3与NiCrAl及NiCrAl与基体间均为机械结合界面：激光熔覆层组织为单一的α－Al2O3柱状晶、过渡合金与基体间形成了良好的冶金结合界面,Al2O3与NiCrAl间的界面结合状况得到了明显的改善,在激光熔覆过程中存在着分层凝固机制．熔敷层硬度达2423－2664HV0．2