Si复合Al2O3-SiC材料热机械性能的研究

通过应力-应变关系、高温抗折强度等高温试验,研究了金属硅复合Al2O3-SiC材料的热机械性能,结合SEM和XRD,对金属硅复合Al2O3-SiC材料高温显微结构和物相进行分析.结果表明:金属硅作为一个组元,不仅能缓解Al2O3-SiC材料由于热膨胀系数不匹配产生的内应力,而且使Al2O3-SiC材料兼具有金属塑性的特点,从而改善了Al2O3-SiC无机材料热机械性能.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料的热变形研究

制备了Al2O3颗粒增强铝基复合材料,利用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形温度、不同变形速率下对试验材料进行压缩试验,研究Al2O3颗粒增强铝基复合材料和纯铝的热变形行为.结果表明,试验材料的流变应力随着变形温度的降低和变形速率的增加而升高;Al2O3颗粒对铝基复合材料具有明显的强化作用,且能抑制复合材料的动态再结晶过程.     

刚玉-莫来石材料高温断裂性能

为了研究刚玉-莫来石材料的高温断裂和变形性能,采用三点弯曲法研究了红柱石、板状刚玉、电熔莫来石3种不同骨料刚玉-莫来石材料的高温抗折强度和应力-应变曲线,并从材料的显微结构得到解释.以红柱石为骨料的材料形成薄膜状莫来石-刚玉结构,未发现玻璃相存在;其强度最高温度点在1000 ℃,高低温强度相差不大;800～1400 ℃应力-应变曲线分别显示出弹性、塑性特点.以板状刚玉为骨料的材料,基质由粒状刚玉、少量柱状薄膜状莫来石和微量玻璃相组成;其强度最高温度点在800 ℃,高低温强度相差很大;800～1400 ℃应力-应变曲线分别显示出弹性、塑性和粘滞流动3个阶段.以电熔莫来石为骨料的材料,性能与红柱石骨料接近,只是强度最高温度点在800 ℃,断裂前的变形量稍大.莫来石充当了莫来石晶种的作用,形成刚玉莫来石网状结构.     

高强度耐侵蚀Al2O3-SiC质复合耐火材料的研制

应用于连接与调控炼铁和炼钢之间的铁水输送、储存缓冲和预处理装置,即混铁车（鱼雷罐）、混铁炉、铁水罐和出铁沟等高温设备的耐火材料。普遍存在抗冲刷性差、抗渣侵蚀和渗透性差,而且Al2O3-SiC质炉衬材料中的C容易氧化等,造成炉衬使用到中后期损毁加速、寿命低、设备易结渣等问题,制约钢铁的生产。     

纳米Al2O3对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔致密刚玉,碳化硅、沥青等为主要原料,研究了加入纳米Al2O3对Alpha-bond结合的Al2O3-SiC-C 质铁沟浇注料性能的影响.随着细粉预混法引入的纳米Al2O3的增加,流动值相近时,浇注料加水量有所增加,常温抗折强度和耐压强度变化趋势不明显;高温抗折强度在纳米Al2O3加入量为0.5%(质量分数,下同)时最高,提高幅度为4%,但随着加入量的继续增加,呈降低趋势.静态坩埚抗渣实验表明:含纳米Al2O3的浇注料,其抗渣侵蚀性没有得到改善:在加入1.0%纳米Al2O3时,抗渣渗透性得到提高.引入的纳米Al2O3使得材料在高温处理后更易生成莫来石相.     

Fe—23Cr—5Al合金1000^0C氧化形成的Al2O3膜生长应力研究

采用一种测定氧化膜生长应力的双面氧化弯曲方法,测量了Ｆｅ－２３Ｃｒ－５Ａｌ（Ｆｅ－２２．６Ｃｒ－．４２Ａｌ－０．２１Ｔｉ,ｗｔ％）合金在１０００＾０Ｃ空气中氧化形成的Ａｌ２Ｏ３膜的平均生长应力,研究了氧化膜应力释放机制,Ａｌ２Ｏ３膜的平均生长应力随膜厚增大而减小,其大小从－１ＧＰａ数量级变化到－１００ＭＰａ数量级。基体全金和Ａｌ２Ｏ３膜在１０００＾０Ｃ时均发生蠕变,合金氧化一定时间后于真空保温退火     

Microstructure of reactive sintered Al bonded Si3N4-SiC ceramics

Aluminium nitride-silicon nitride-silicon carbide （AIN-Si3N4-SiC） composite ceramics were prepared to increase the bending strength and improve the phase structure of Si3N4-based ceramics. The ceramics were made by reactive sintering in N2 atmosphere at 1 360 ℃, using Al as sintering additive. The phase composing of ceramics was identified with an X-ray diffractometer and the microstructure of the materials was studied by scanning electron microscopy. The results indicate that the phase structure is affected remarkably and the interface modality is changed. The interface between Si3N4 and SiC becomes blurry and that between SiC and AlN matches more better at the same time. But the liquid-phase appears during the reactive sintering along with the addition of AI by which the melting point of Si is decreased. The appearance of liquid Si decreases the bending strength of the ceramics. Lower temperature nitrification technic was introduced to avoid the appearance of liquid-phase Si. The optimum addition of Al was investigated by XRD and SEM analysis in order to obtain the maximal bending strength of materials.     

Gd2 O3 -Yb2 O3 -Y2 O3 -ZrO2 热障涂层材料的热物理性能

目的通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-Zr O2(GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%;在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。     

热化学反应法制备Al2O3-13％TiO2陶瓷涂层及其性能研究

目的研究Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层对金属基体的热防护性能。方法以钠、钾混合硅酸盐溶液为粘结剂,添加Al_2O_3、TiO_2、MgO、SiO_2等陶瓷骨料,采用热化学反应法在304不锈钢基体表面制备了Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层(记为AT13)。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观形貌、物相变化进行表征。在AT13涂层的基础上,预先喷涂金属Ni/Al过渡层,制备了AT13梯度涂层(记为AT13grade),综合比较分析了两种涂层在不同温度下固化后的结合强度,描述了涂层的高温氧化动力学曲线,对涂层的热震性能及失效机理进行了分析。结果涂层在800℃烧结固化后,致密性较好,涂层与金属基体之间呈现冶金结合,TiO_2发生了从锐钛相到金红石相的转变,α-Al_2O_3和金红石型TiO_2是陶瓷涂层耐高温的主体晶相结构。经1200℃高温氧化后,梯度涂层和非梯度涂层的增重与空白试样相比分别减少了0.223 mg/cm2和0.155 mg/cm2。800℃热震试验时,梯度涂层和非梯度涂层的热震循环次数分别为17次和6次。结论在涂层与基体之间制备金属Ni/Al过渡层能增强涂层的结合强度,提高其抗氧化性能,缓解陶瓷材料与金属基体之间的热膨胀系数差异,提高涂层的抗热震性能。梯度结构的陶瓷涂层具有更好的热防护性能。     

Si复合Al_2O_3-SiC材料高温氧化行为研究

通过在不同条件下的氧化试验,结合SEM,研究了金属Si复合Al2O3-SiC材料的高温氧化行为。结果表明,金属Si优先SiC氧化有利于生成玻璃状薄膜,形成结构致密的保护层,保护了碳化硅不被氧化,同时使得内部金属Si保存下来;Si复合Al2O3-SiC材料的1350℃氧化过程包括前期化学反应控制和后期扩散控制两个阶段,扩散控制阶段反应符合Ginsterlinger扩散动力学关系。同Al2O3-SiC材料相比,Si复合Al2O3-SiC材料的氧化更早进入扩散控制反应阶段。     

Al2O3-ZrO2-C耐火材料性能的研究

为提高铝锆碳耐火材料的性能。研究了烧成温度对铝锆碳耐火材料气孔率、体积密度、常温耐压强度的影响,得出了适宜的烧成温度范围和最佳的锆莫来石加入量,并对此进行了理论分析。同时,还研究了烧成温度对材料抗氧化性的影响。     

热压烧结Si3N4-Y2O3-La2O3陶瓷材料的研究

采用Y2O3和La2O3为烧结助剂，利用热压烧结法制备自增韧氮化硅陶瓷，通过L9（3^4）正交实验，优化各工艺参数并确定各因素的影响序列，研究结果表明：在该体系中，晶种作用不显著；保温时间的影响最大；最佳工艺参数为1820℃、4h、21950N压力及0．5％（质量分数，下同）晶种。最终原位形成具有较大长径比的β-氮化硅柱状晶，具有较好的综合力学性能。     

碳纤维对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

采用真空热压烧结技术制备了Ti/Al_2O_3复合材料,在烧结温度1420℃,保温时间60 min,升温速率10℃/min(0~1200℃)和5℃/min(1200~1420℃)的烧结工艺下,研究了掺加碳纤维对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响。实验结果表明:碳纤维的掺入优化了复合材料的断裂模式,对Ti/Al_2O_3复合材料的力学性能有较为明显的影响。当掺入碳纤维体积分数为1%时,Ti/Al_2O_3复合材料的力学性能达到最佳,相对密度为97.62%,显微硬度为(16.6±2.32)GPa,弯曲强度为(381±11.25)MPa,断裂韧性为(7.2±1.19)MPa·m~(1/2)。     

无压反应烧结Mo（Si，Al）2-SiC复合材料的研究

利用MoSi2，Al，C之间的原位反应无压烧结制备了Mo（Si1-x，Alx）2-SiC复合材料。随着烧结温度从1400℃升高到1650℃，MoSi2相消失，反应产物为Mo（Si，Al）2和SiC及Mo5Si3C相。由于固溶体及Nowotny（Mo5Si3C）相的形成，使得原位反应中化学计量法则变得困难。原位生成的SiC相随着温度的升高由颗粒状变为晶须状，并由于它的强韧化作用使得复相材料的性能较单相材料成倍提高。     

溶胶-凝胶法制备具有碱激发活性的无定形Al2O3-2SiO2粉体

以正硅酸乙酯（TEOS）和水合硝酸铝（ANN）为原料，采用溶胶-凝胶法合成了无定形Al2O3-2SiO2粉体。通过XRD与FT-IR对其无定形相结构进行了表征，发现其结构与偏高岭土相似。为了考察粉体的碱激发活性，用SiO2／Na2O摩尔比为1．2的硅酸钠溶液对其进行碱激发试验，结果表明合成的无定形Al2O3-2SiO2粉体具有碱激活性，3d抗压强度达到24MPa。     

Al2O3对电沉积Ni-Co／AlO3复合镀层性能的影响

应用直流复合电沉积技术制备Ni—Co／Al2O3复合镀层，并研究了Al2O3对电沉积Ni—Co／Al2O3复合镀层性能的影响。结果表明：在本试验范围内，镀层的硬度和耐磨性随着Al2O3含量的增加而提高。     

Al2O3对电沉积Ni-Co/Al2O3复合镀层性能的影响

应用直流复合电沉积技术制备Ni-Co/Al2O3复合镀层,并研究了Al2O3对电沉积Ni-Co/Al2O3复合镀层性能的影响。结果表明:在本试验范围内,镀层的硬度和耐磨性随着Al2O3含量的增加而提高。