SiCw／ZTM材料高温稳定性研究

本文对电熔莫来石为基体制备的20vol.％SiC~w/ZTM复合材料的高温稳定性及其微观结构的变化进行了研究。通过试样室温电阻率和相对增重量的测定,证实了经高温空气中热处理后,材料中的SiC晶须将发生这—定程度的氧化,但材料的力学性能没有发生明显的变化。对试样的断口观察及X射线衍射分析发现,经1100℃、100h热处理后,试样表层中形成了厚度约40μm的氧化层,经初步鉴定该氧化层中生成了一种低熔化合物NaAlSi_3O_3,即钠长石,致使氧化层微观结构发生了明显变化,对抑制材料内部SiC晶须进一步氧化和钝化表面裂纹起到了一定的促进作用。     

SiC晶须／Y—TZP（含Al2O3）复合材料力学性能的研究

通过SiC晶须对Y-TZP陶瓷材料的补强,发现:在SiC晶须分散均匀的情况下,尽管SiC晶须的体积含量高达30％,复合材料中单斜相氧化锆的含量并不高,氧化锆的应力诱导相变仍是复合材料的主要增韧机理,复合材料的力学性能并不随着SiC晶须含量的增加而降低。在复合材料中加入氧化铝后,发现少量的氧化铝加入有利于复合材料力学性能的提高。在氧化铝重量含量为6%,SiC晶须体积含量为20%时,复合材料的强度和断裂韧性分别为:1329±13MPa和14.8±0.7MPa·m~(1/2)。但是,过多的氧化铝加入又会使复合材料的力学性能出现下降趋势。SiC晶须加入后,复合材料的高温强度和抗热震性都有明显改善。     

SiCw／Y—TZP复合材料的增韧机理及其力学性能

研究了SiC晶须补强Y-TZP基复合材料的显微结构及其力学性能,探讨了晶须性能和t-ZrO_2稳定度对增韧特性的影响规律。分析表明:适当控制稳定剂Y_2O_3的含量以调节t-ZtO_2的稳定度,并选择合适的晶须能使Y-TZP基复合材料中晶须补强与相变增韧产生协同增韧的效果。所研制的添加5 vol.％优质siC晶须的2.2Y-TZP基复合材料,其室温强度和断裂韧性分别达到1130 MPa和19.1 MPa·m~(1/2)。     

SiC晶须补强ZTM陶瓷复合材料的抗热震性研究

本文研究了SiC晶须〔SiC_((w))〕加入对氧化锆增韧莫来石(ZTM)陶瓷抗热震性影响。实验结果表明:加入SiC_((w))使ZTM材料的抗热震性有明显改善;临界温差△T。从300℃提高到650℃。其主要原因为:材料力学性能提高及晶须对热震裂纹钉扎、架桥作用。     

SiC晶须对Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷刀具材料高温断裂韧性的影响

研究了不同ＳｉＣ晶须含量的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷刀具材料的断裂韧性随温度的变化规律。结果表明：Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣＷ陶瓷材料的Ｋ１Ｃ在１０００℃内随温度的升高而增大；晶须含量越大，通过计算分析表明，随温度的升高粘裂时拔出的晶须大大增多，当晶须体积含量（下同）为２０％时，Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ陶瓷在室温时只有长径比小于２．８７的晶须在断裂时才有可能产生拔出，而在９００℃时     

碳化硅晶须补强莫来石复合材料的SPS烧结致密化研究

采用SPS工艺制备了SiC晶须增强莫来石基复合材料。SEM分析结果表明,SiC晶须在莫来石基体中分布均匀,看不到晶须团聚,晶粒中可看到由于快速烧结而导致的微气孔残留;晶须的拔出、解离非常明显,是主要的晶须增韧机制。SiC晶须的取向,在热压烧结条件下呈各向异性。在不同方向的裂纹扩展、亦即材料的断裂韧性,也表现出明显的各向异性。采用30vol％SiC晶须增强莫来石,SPS烧结条件下材料强度比热压高10％左右,为570MPa,KIC为4．5MPa．m^1/2,比纯莫来石提高100％以上。同HP法烧结相比,SPS烧结明显有利于材料致密化。     

SiCw—AlN复合材料工艺因素的研究

本文了工艺因素对ＳｉＣｗ－ＡｌＮ复合材料的影响。结果表明，１８５０℃是较合适的复合材料烧结温度，复合材料力学性能与添加剂组成和含量有密切关系。Ｙ２Ｏ３与ＳｉＯ２在烧结中起的作用下不同，Ｙ２Ｏ３与ＡｌＮ表面的Ａｌ２Ｏ３形成液相，是一种良好的烧结添加剂，而ＳｉＯ２由于与ＡｌＮ形成２７ＲＳｉａｌｏｎ多形体，反而阻碍材料致密化。     

TiB2／SiCw复合材料增韧机理的微观分析

在ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ基体中加入适量的ＳｉＣｗ可以明显地提高其断裂韧 性ＫＩＣ，其它机械性能也有不同程度的改善。ＳＥＭ、ＴＥＭ微观分析表明：在具有较高ＫＩＣ值的ＴｉＢ２／ＢｉＣｗ陶瓷复合材料中，ＳｉＣｗ与ＴｉＢ２晶粒之间有较适宜的界面结合，两相之间未发现有明显的界面化学反应用，当该复合材料发生断裂时，其内部出现晶须拔出，裂纹桥连，裂纹偏转三种增韧机制。     

AlN／SiCw（Y2O3＋SiO2）复合材料热处理增强研究

研究了热处理对ＡｌＮ／ＳｉＣｗ（Ｙ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）复合材料机械性能的影响。结果表明，该材料经热处理后的强度提高，当添加剂Ｙ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝１／２．５摩尔比时，提高幅度最大。经ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＴＥＭ／ＥＤＡＸ和ＨＲＥＭ分析，热处理增强的机理主要是粒界玻璃相在高温氧化气氛中和ＡｌＮ颗粒表层作用，生成的纤维２Ｈ＾δＳｉａｌｏｎ相和ＳｉＣｗ形成空间交错结构。     

氧化铝—莫来石—氧化锆复合材料的研究

本文以氧化铝和锆英石超细粉为主要原料,添加一定量CeO_2采用干压成型和二步烧结法,制备了氧化铝—莫来石—氧化锆复合材料,并探讨了组成与性能的关系,复合材料的常温抗弯强度和断裂韧性可分别达到430MPa和4.4MPa.m。Y_2该复合材料的常温力学性能优于烧结莫来石和氧化铝材料,且具有制备工艺简单、烧结温度和成本低的特点,适于批量生产某些陶瓷制品。     

SiCw增韧Al2O3／TiB2陶瓷复合材料的研究

根据对晶须与基体材料的热胀失配的分析，计算得出了Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ三元复合材料中ＳｉＣｗ的临界体积分数。采用ＴｉＢ２颗粒增韧和ＳｉＣｗ增韧两种途径来改善Ａｌ２Ｏ３的脆性，得到此复合材料的抗弯强度为７４０ＭＰａ，断裂韧性为７．７ＭＰａ·ｍ＾１／２。分析表明：当ＳｉＣｗ含量大于临界体积分数时，强度大幅降低的主要原因是由于致密度的降低和热残余拉应力的增大。     

莫来石基陶瓷复合材料的力学性能

采用热压工艺制得致密的莫来石陶瓷和莫来石基陶瓷复合材料(ZTM、SiC晶须-莫来石、SiC晶须-ZTM)。通过引入SiC晶须或ZrO_2,使莫来石基陶瓷的力学性能有明显改善,SiC晶须和ZrO_2复合强韧则效果更为显著。组成为20vol.％SiC晶须-15vol.％ZrO_2-莫来石陶瓷材料,其室温及800℃的抗弯强度和断裂韧性分别为559MPa及425MPa,7.5MPa·m~(1/2)及7.4MPa·m~(1/2)。实验结果表明,莫来石基复合材料的相变增韧与晶须增韧机制的作用对韧性的贡献有良好的加和性。     

SiC晶须增强陶瓷基复合材料的研究

用不同的Al_2O_3粉料,采用SiC晶须补强以及加入第三相SiC粒子弥散增韧的方式,研究了SiC晶须Al_2O_3基复合材料的力学性能,得到强度σ_f=780MPa,K_(Ic)=7.6MPa·m~(1/2)的结果。通过不同的分敌途径,对晶须分散效果进行了实验观察和探讨;并讨论了晶须的分散均匀性对力学性能的影响。同时,就晶须团聚体在增韧过程中所起的作用提出了一种新的、可能的增韧机制,合理地解释了实验结果。最后,就三元复合系统中晶须补强和弥散增韧两种途径的迭加效果进行了讨论。     

常压烧结莫来石／氧化锆／碳化硅复相陶瓷的研究

本文对莫来石／氧化锆／碳化硅复相陶瓷进行了Ｎ２气氛中常压烧结的研究。实验结果表明：ＳｉＣ粒子添加量≤２０ｖｏｌ％，材料均可致密烧结并可获得均匀的微观结构。ＳｉＣ粒子的加入使材料人力学性能较莫来石／氧化锆陶瓷有明显的提高，并在ＳｉＣ含量为１０ｖｏｌ％时达到峰值，室温强度和断裂韧性分别为６０１ＭＰａ和５．８ＭＰａ＾Ｃ２，接近热压材料。     

热处理气氛对AIN／SiCw（Y2O3—SiO2）复合材料性能的影响

将ＡＩＮ／ＳｉＣｗ（Ｙ２Ｏ３－ＳｉＯ２）复合材料在氧气氛和氮气氛下进行热处理,研究热处理气氛对材料性能的影响,并利用ＸＲＤ、ＥＰＡ、ＳＥＭ和ＨＲＥＭ等技术分析了材料的相组成、显微结构和粒界相。结果表明：该材料在１３００℃空气中热处理,材料性能得到改善,材料的断裂强度和韧性增长幅度明显大于氮气气氛下的热处理。在空气中氧化处理对Ｙ２Ｏ３－ＳｉＯ２组成靠近其低共熔点组成的试样具有良好的增强增韧作用,可有