纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

烧成温度对Al2O3/Ni复合材料的致密化、物相组成和显微结构的影响

首先采用非均相沉淀合成出Ni包裹Al₂O₃粉体,然后热压烧结包裹粉体制备了Al₂O₃/Ni复合材料。本文作者主要研究了不同烧成温度对复合材料致密化、物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1400℃保温1h,烧结体获得了最大相对密度,而致密度随Ni含量的增加反而降低;高于1350℃时,除Al₂O₃和Ni相外,在烧结体的表层生成一种由Al,Ni,O,C四种元素组成的新相;随着温度的升高,包裹层的纳米Ni颗粒聚合、长大,并退缩至三角晶界处,在适当的烧结温度(1400℃),少数小的纳米Ni颗粒被卷入Al₂O₃晶内,大的位于三角晶界,当烧成温度为1450℃时,不仅观察到Al₂O₃/Ni界面存在空隙,也发现了Al₂O₃晶粒异常长大现象。     

Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究

本文探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造Al₂O₃颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al₂O₃体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al₂O₃颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al₂O₃含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al₂O₃含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。     

Al2O3颗粒粒径和含量对α-Al2O3/Cu复合镀层性能的影响

本文研究了复合电沉积法制备的α-Al₂O₃/Cu 复合材料的性能和磨损特征, 测定了Al₂O₃粒径在0. 5～ 5Lm, 含量在4～ 16% 时Al₂O₃/Cu 复合镀层的硬度和磨损率, 用扫描电镜对磨损形貌进行了分析, 并对其磨损机制进行了探讨。结果表明, 镀层中硬度随Al₂O₃含量增加呈线性增长, 且含大颗粒Al₂O₃镀层的硬度略高于小颗粒镀层,Al₂O₃颗粒含量和粒径大小对磨损率和磨损机制有显著影响。     

超导Ag/Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10-x复合氧化物摩擦磨损性能

为适应20℃～-200℃ 温度的适用范围,采用固相法制备了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导材料,用摩擦磨损试验机测试了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x从液氮温度至室温的摩擦学性能。结果表明 : 在室温 20℃下,Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x与对偶件轴承钢盘对摩时,摩擦系数约为0.35,当温度降到超导转变温度以下时(液氮温度-170℃)摩擦系数大幅度降低,Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导态摩擦系数为正常态值的一半,实验证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x摩擦学性能,掺杂不同质量分数 Ag作为润滑组元,制备了Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x超导固体润滑复合材料,取得良好耐磨减摩效果。Ag掺杂不影响Ag/Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x复合材料的超导性,在正常载荷和滑动速度下10 wt%Ag/ Bi_1.6Pb_0.4Sr₂Ca₂Cu₃O_10-x复合材料摩擦系数为0.2~0.3,磨损率为4.57×10-4 mm3·(N·m)-1。     

超导PbO/YBa2Cu3O7-δ复合氧化物摩擦磨损性能

为适应从低温到高温宽温范围的使用条件,用溶胶-凝胶法制备了YBa₂Cu₃O_7-δ超导材料,用摩擦磨损试验机测试了YBa₂Cu₃O_7-δ从室温至液氮温度的摩擦学性能。结果表明：室温20℃下,YBa₂Cu₃O_7-δ与对偶件不锈钢盘对摩时,摩擦因数在0.5左右,当温度降到超导转变温度以下时（液氮温度-196℃）摩擦因数大幅度降低,YBa₂Cu₃O_7-δ超导态摩擦因数是正常态值的一半,实验直接证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下YBa₂Cu₃O_7-δ摩擦学性能, 掺杂不同质量分数PbO作为润滑组元,制备了PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ超导固体润滑复合材料,取得良好效果。PbO掺杂不影响PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料的超导电性,在正常的载荷和滑行速度下15%PbO/YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料摩擦因数为0.2至0.3,磨损率为4.35×10-4 mm3·（N·m）-1,分析了PbO/ YBa₂Cu₃O_7-δ复合材料减摩耐磨机制。     

共沉淀法合成近零膨胀ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷的致密化

采用化学共沉淀法合成前驱体,经1150℃ 烧结3.5 h得到近零膨胀26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷,并利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪研究了原料中加入Al(NO₃)₃·9H₂O对26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷的相组成、致密度和热膨胀性能的影响。研究结果表明,少量添加Al(NO₃)₃·9H₂O可有效提高复合材料致密度,所得复合陶瓷的组分仍为立方结构的α-ZrW₂O₈和单斜的m-ZrO₂,其中添加2.21 wt% Al(NO₃)₃·9H₂O的复合材料的致密度达到理论密度的98.67%,且对复合陶瓷的热膨胀性能影响不大。其促进致密化机制为晶界处低熔点液相物质Al₂(WO₄)₃提高了复合材料的烧结性能,消除气孔促进致密化。     

片状Al2O3对Al2O3/FEP复合材料热导率的影响

通过混炼工艺制备了片状Al₂O₃填充聚全氟乙丙烯(FEP)复合材料,以颗粒状Al₂O₃为对比样品,研究了片状Al₂O₃形状和尺寸对 FEP基复合材料热导率的影响,利用SEM观察了FEP基复合材料的微观形貌。结果表明：在低填充量下,Al₂O₃颗粒在FEP基体中呈“海岛”状分布,没有形成连续的导热网链,但其热导率明显提高;复合材料拉伸强度与断裂伸长率随Al₂O₃含量的增加而减小;低填充量时复合材料热导率的提高主要来自Al₂O₃的微细片状结构,这种微细片状结构一方面提高了有效导热路径,另一方面增加了颗粒与基体之间接触面积,因此有利于热导率的提高。     

反应烧结法制备(AlN,TiN)-Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,Al₂O₃为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al₂O₃的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N₂气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(K_IC)为6.5MPa·m1/2。     

纳米Al2O3颗粒增强新型铜基自润滑复合材料

以Cu-Ni-Y₂O₃-MoS₂-Graphite混合粉为基体,加入质量分数分别为0%、1%、2%、3%、4%的纳米Al₂O₃增强相,采用粉末冶金方法制备纳米Al₂O₃增强新型铜基自润滑复合材料。结果表明：随着铜合金粉末中纳米Al₂O₃颗粒含量的增加 , 所制备自润滑复合材料样品的密度下降,但硬度和压溃强度先上升后下降,在Al₂O₃含量为2%时硬度从HV 23.7增加到HV 35.1,压溃强度从189 MPa提高到276 MPa。由石墨和MoS₂组成的混合固体自润滑材料的摩擦系数小且稳定,约0.12。Al₂O₃质量分数为2%的样品磨损量最小,是未加Al₂O₃试样磨损量的1/7～1/8。铜基体经过镍、纳米Al₂O₃等弥散颗粒强化和固体润滑相石墨和MoS₂的加入,所制备的材料已具有一定的自润滑性能。     

Cu-Al合金粉末烧结过程的致密化和内氧化研究

研究了一种新型简化内氧化工艺制备Cu-Al2O3复合材料烧结过程中的致密化和内氧化。结果表明,混合粉末压制成形后的压坯密度随烧结时间延长而增加,经950℃烧结8 h后稳定在7.96 g/cm3左右,较烧结前密度增幅达4.3%;同时Cu-Al合金颗粒完成了内氧化,生成了大量粒状的Al2O3并弥散分布于铜基体,其粒径约为5~20 nm,颗粒间距约为25~60 nm。理论计算表明,当Cu-Al合金颗粒间孔隙直径小于27.5μm时,粉末压坯发生收缩,密度增加;当孔隙直径大于27.5μm时,压坯发生膨胀,密度降低。实际上密度的变化是收缩和膨胀两种效应综合作用的结果。     

W80/Cu-Al_2O_3复合材料的耐电弧侵蚀性能

采用粉末冶金和熔渗法制备W80/Cu-Al_2O_3复合材料,测试其密度、硬度和导电率,探究Al_2O_3对W80/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,添加Al_2O_3对复合材料的致密度和导电率影响不大,硬度有所增加;W80/Cu和W80/Cu-Al_2O_3复合材料在不同电流条件下燃弧时间和燃弧能量基本相同,但W80/Cu-Al_2O_3复合材料的稳定性更高;在30 V、30 A条件下,W80/Cu复合材料在电弧侵蚀过程中发生材料从阴极向阳极转移,加入Al_2O_3增强相后,材料的转移方向为阳极向阴极转移,且材料损耗量降低,喷溅现象减少,电弧侵蚀后触头表面更加平整。     

粉末增塑挤压制备Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料,首先以316L合金粉末、Al_2O_3粉末和黏结剂为原料,通过粉末增塑挤压及在1 200℃氩气气氛中烧结2h获得了Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料;然后,借助SEM、XRD及万能试验机研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料组织与性能的影响。结果表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成γ-Fe基体网状组织,表面有呈多边形几何状形态的Cr_2O_3形成;添加少量的Al_2O_3可以抑制Cr从基体中析出,降低表面Cr_2O_3的含量,使金属颗粒烧结结合更为紧密,组织表面更加光滑;随着Al_2O_3含量的增加,蜂窝材料表面与催化活性涂层的结合能力增强,复合型蜂窝材料的抗压强度先升高后降低;在Al_2O_3含量为5.0wt%时,抗压强度达26 MPa。所得结论表明5.0wt%Al_2O_3/Fe复合型蜂窝材料力学性能最佳,表面涂覆性能优良。     

Al2O3/6-6-3青铜复合材料的制备及性能

采用粉末冶金法制备出Al₂O₃/青铜复合材料, 研究了烧结温度、Al₂O₃颗粒尺寸、含量及表面状态对复合材料性能的影响。结果表明, 采用二次压制与烧结工艺制备的复合材料的组织致密,Al₂O₃颗粒分布均匀, 综合性能优于6-6-3青铜材料。Al₂O₃颗粒的化学包覆处理可以使复合材料的性能进一步提高。      

Cu-Al2O3复合材料的制造工艺对组织、性能的影响

本文研究使用Cu-0.3l%Al合金水雾化粉末,其粒度为74μm以下(-200目),进行内氧化处理得到Cu-Al₂O₃粉末,经等静压压坯→烧结→裸锭热挤压→冷轧工艺制造的材料密度为8.8g/cm3,强度σ_b为608MPa,硬度HV为529MPa,电阻率ρ为2.2μcm.对材料的金属膜电镜分析表明:组织中分布看γ-Al₂O₃微粒,它的平均尺寸150A,微粒间距离约200A左右.     

粉末增塑挤压制备Al2O3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能

为制备性能优良的Al_2O_3/430L复合型蜂窝载体材料,本文以430L不锈钢合金粉末、Al_2O_3粉末、粘结剂为原料,采用粉末增塑挤压技术挤压成形,并在1 100℃真空中烧结2 h获得Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料.借助SEM、XRD及万能试验机,研究了添加Al_2O_3对Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料的组织与性能的影响.研究表明:金属粉末颗粒在烧结过程中结合形成的基体组织为α-Fe(Cr),在基体晶粒间孔隙处和表面弥散分布着Al_2O_3颗粒.添加少量的Al_2O_3可提高烧结密度,制件表面光滑.随着Al_2O_3添加量增加,蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随Al_2O_3添加量的增加先升高后降低,在Al_2O_3含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27 MPa.添加2.5wt.%Al_2O_3所制备的Al_2O_3/430L复合型蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良.     

Synthesis and characterization of Al-Zn/Al2O3 nano-powder composites

Composites consisting of Al-Zn/Al2O3 have been synthesized using high energy mechanical milling. High energy ball milling increases the sintering rate of the composite powder due to increased diffusion rate. Owing to the finer microstructure, the hardness of the sintered composite produced by using the mechanically milled nanocomposite powder is significantly higher than that of the sintered composite produced by using the as-mixed powder. The mean crystallite size of the matrix has been determined to be 27 nm by Scherrer equation using X-ray diffraction data. The powders have been characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and differential thermal analysis (DTA). The effect of high-energy ball milling and subsequent annealing on a mixture of Al and ZnO has also been investigated. DTA result show that the reaction temperature of Al-ZnO decreases with the increase in the ball milling time.     

机械球磨法制备Ti3SiC2 / Al 纳米复合材料

研究了用微米级Ti₃SiC₂ 陶瓷颗粒与Al 粉复合球磨制备纳米复合材料的工艺过程。结果表明, 在其他实验参数相同的条件下, 不同材质的磨球对陶瓷颗粒的细化作用差异很大。采用氧化锆磨球可以使Ti₃SiC₂ 的颗粒更好地细化且均匀分散在Al 基体中, 而用钢球和玛瑙球则易产生混合粉的团聚。用氧化锆球进行球磨后的复合粉在550 ℃的温度及20 MPa 的压力下成功地制备了组织成分均匀的大块纳米复合材料。与同成分的非纳米材料相比, Ti₃SiC₂ / Al 纳米复合材料的硬度从HV60 提高到HV80 , 强度则从110 MPa 提高到150 MPa 。      

机械合金化后注射成形制备Cu/Al2O3复合材料的显微组织与力学性能

采用机械合金化后注射成形制备10%(体积分数,下同)Cu/Al_2O_3复合材料,研究机械合金化时间、烧结温度对复合材料显微组织和性能的影响,并分析复合材料的增韧机理。结果表明:通过机械合金化10h后注射成形、脱脂、1550℃烧结工艺制备的10%Cu/Al_2O_3复合材料具有良好的抗弯强度和断裂韧度,分别为532MPa和4.97MPa·m^1/2;烧结温度低于1550℃导致原子在固态下扩散能力不足,烧结温度高于1550℃则使颗粒边界移动速率大于孔隙逸出速率,二者都造成复合材料孔隙率增加,而导致材料的强度和韧度下降;机械合金化时间延长使复合材料晶粒细化、Cu与Al_2O_3之间的结合强度提高,材料强度和硬度提高,但断裂韧度下降;Cu粉末弥散分布于Al_2O_3基体中,抑制烧结过程中Al_2O_3晶粒粗化,且使裂纹在扩展过程中遇到延性的Cu产生裂纹桥联和偏转,提高材料的韧度。     

超细Al2O3颗粒增强铜基复合材料的研究

采用热压烧结法制备了超细Al₂O_3P/Cu 复合材料, 并进行了轧制, 对其组织与性能进行观察与分析。结果表明, 超细Al₂O_3P在基体中分布均匀, 细化了晶粒, 具有优于铜及铜合金的抗软化性能和耐磨性能。随着超细Al₂O_3P含量的提高, 密度、电导率降低, 硬度、强度升高, 轧制后的电导率与美国SCM 制品接近。