添加WC对纳米Si_3N_4陶瓷组织和力学性能的影响

采用热压烧结制备了纳米Si3N4-WC复合陶瓷,研究了WC颗粒的添加对纳米Si3N4陶瓷组织与力学性能的影响。试验结果表明:纳米Si3N4-WC复合陶瓷的基体显微组织由粒径小于100nm的等轴晶粒构成,WC以独立颗粒的形式存在,对显微组织影响不大;纳米Si3N4-WC复合陶瓷的硬度随WC含量的增加而升高,但低于单相纳米Si3N4陶瓷,添加适量的WC颗粒可以提高纳米Si3N4陶瓷的断裂韧性,但对抗弯强度影响不大。     

Si3N4/SiC纳米复相陶瓷化学制备工艺研究

用湿化学方法,通过非均匀成核方式将烧结助剂Al2O3,Y2O3均匀包覆到纳米SiC及Si3N4颗粒表面.经烧结助剂表面包覆修饰后的SiC,Si3N4粉体表现出相似的胶体特性,其等电点IEP分别从pH=3.4,pH=4.4移至pH=8.6,pH=9.2.在pH=7.5时,被覆烧结助剂的SiC,Si3N4颗粒都具有较高的Zeta电位正值,具有良好的分散性.然后,通过胶态悬浮液混合,将纳米SiC均匀分散到Si3N4基体中.从而实现纳米复相陶瓷中各相的均匀混合.实验结果表明,用湿化学方法制备的Si3N4/SiC纳米复相陶瓷材料具有较均匀的显微结构、良好的烧结性能和力学性能.     

可加工Si3N4／BN复相陶瓷的制备及性能研究

采用化学溶液法混料，然后用氢还原氮化法制备出具有包覆结构的Si3N4／BN纳米复合粉体，复合粉热压后获得较高强度，同时又具有良好加工性能的复相陶瓷。扫描电镜(SEM)，X射线衍射(XRD)分析表明：复相陶瓷中氮化硼以六方晶(h-BN)均匀分布于以α-Si3N4为基体相的晶界与晶内，并抑制α-Si3N4的晶粒长大使基体晶粒细化。良好加工性能的获得是由于h-BN易沿其层间解理以及h-BN与α-Si3N4两相由于热膨胀失配产生的弱界面易在剪切方向剥层所致。     

提高纳米复合陶瓷刀具材料力学性能的方法

纳米复相陶瓷刀具材料的研究成功有望从根本上解决陶瓷材料的脆性问题,比起传统刀具陶瓷刀具材料,它具有更高的抗弯强度、断裂韧度等力学性能.介绍了纳米复相陶瓷的增韧补强机理;对研制高性能纳米陶瓷刀具材料需考虑的主要因素进行了探讨.     

TiN/Si3N4纳米复相陶瓷电加工表面质量的正交试验研究

通过对TiN/Si3N4纳米复相陶瓷电火花线切割加工电参数的优化试验,找出了影响表面粗糙度值的主要因素和较优组合,为进一步开发TiN/Si3N4纳米复相陶瓷材料的应用提供了依据。     

电火花线切割加工Si3N4/TiN纳米复相陶瓷工艺规律的实验研究

分析研究了电火花线切割加工Si3N4/TiN纳米复相陶瓷材料时,影响加工速度和表面粗糙度值的主要因素,得出了各加工参数对加工工艺指标的影响规律,为加工时参数的选择提供了依据.     

Al2O3/ZrO2纳米/微米结构自生复相陶瓷组织与性能

通过在铝热剂中添加质量分数为25%的ZrO2(4Y)粉末,借助SHS原位合成技术,快速、直接地制备出t-ZrO2纳米/微米纤维为第2相、Al2O3为基体的晶内型结构复相陶瓷,研究其微观结构、合成机理与力学性能.研究得出,该复相陶瓷是高温陶瓷熔体在SHS所造成的大过冷条件下发生共生共晶反应生成的,SEM与XRD分析表明t-ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制非常微弱,裂纹扩展主要受纳米/微米晶内型结构控制,从而呈现出强烈的裂纹偏转韧化机制.     

二次颗粒尺寸和添加WC对双结构金属陶瓷组织和性能的影响

研究了二次颗粒尺寸和添加WC对双结构金属陶瓷组织和力学性能的影响,结果表明二次颗粒均匀地分布在基体中,随着添加WC含量的增加,组织中白芯灰壳结构和无芯结构增加。组织中发现了一种新的四层复合结构的硬质相。随着二次颗粒尺寸的增加,材料的断裂韧性提高,但抗弯曲度和硬度下降,而提高WC加入量,断裂韧性和抗弯曲度提高,但硬度有所下降。更高的断裂韧性主要归功于裂纹的分叉、桥接、偏转、微裂纹以及二次颗粒的拔出效应。     

陶瓷刀具材料的研究现状

文章重点综述了纳米陶瓷、梯度复相陶瓷、氧化锆陶瓷等多相复合陶瓷刀具材料的研究现状,全面分析了陶瓷刀具材料的颗粒弥散增韧补强、纤维(或晶须)增韧、相变增韧及多种机理协同增韧等机制的研究动态.     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷的制备、性能及微观结构

在微米Si3N4基体中加入纳米Si3N4及TiC颗粒,以Al2O3和Y2O3作为助烧结剂,通过热压烧结制备了Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料.结果表明通过添加分散剂和利用超声分散,调节pH值得到分散良好的混合粉料;加入纳米TiC及Si3N4颗粒可明显细化晶粒,促进基体材料双峰结构的形成,提高复合材料的致密度和力学性能;含10ω/%Si3N4和15ω/%TiC纳米颗粒时复合陶瓷材料具有最佳的抗弯强度和断裂韧性,分别得到峰值1010 MPa和7.5 M Pa·m1/2,硬度HV达到15.65 GPa.采用SEM和TEM等手段分析了材料的微观结构.     

Csf/Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法,以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料,以Y2O3和La2O3为烧结添加剂,制备Csf/SiN4复合材料,研究了其力学性能和微波介电性能.结果表明,该Csf/Si3N4复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势,是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致;当纤维含量较低时,断裂韧性随纤维含量增大而增大,由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转.当纤维含量超过1%(质量分数)后,随着纤维含量的增大,氮化硅显微结构发生变化,氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小,使Csf/Si3N4复合材料断裂韧性逐步降低.当碳纤维含量在0～1%(质量分数)时,随着碳纤维含量的增加,介电常数ε',ε"和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大,而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应;当纤维含量继续增加时,在相同的频率下,介电常数下降,材料的频散效应逐渐消失.     

TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料钎焊接头界面结构及性能研究

采用AgCuTi钎料实现了TiAl与Si3N4f/Si3N4复合材料的钎焊,确定了钎焊接头的典型界面组织结构为TiAl/AlCuTi/Ag(s,s)/TiN/Si3N4f/Si3N4。钎焊过程中,液相钎料在Si3N4f/Si3N4复合材料表面发生较好润湿,钎料中活性元素Ti与Si3N4基体及纤维发生反应形成连续的TiN化合物层。过高的钎焊温度或过长的保温时间导致钎缝中脆性的AlCuTi化合物增加,且由于接头应力的作用在钎缝中产生微裂纹甚至开裂,严重地降低了钎焊接头性能。当钎焊温度T=850℃,保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大,为9.4MPa,超过Si3N4f/Si3N4母材层间抗剪强度的60%。断口分析表明:压剪过程中,断裂发生在Si3N4f/Si3N4复合材料一侧。     

Microstructure of Si3N4/Si3N4 joint brazed using Cu-Pd-Ti alloy filler

Microstructure of the Si3 N4/Si3 N4 joint brazed using an active filler of Cu-Pd-Ti alloy was analyzed by means of EPMA and XRD. The results indicate that a perfect Si3 N4/Si3 N4 joint is obtained by using an active filler of Cu76.5Pd8.5Ti15 alloy with brazing temperature, pressure and holding time of 1 373 - 1 473 K, 2× 10-3 MPa and 1.8 ks, respectively. The filler alloy in the joint is a Cu-Pd solution containing reactant of TiN, PdTiSi and Pd2Si.The interface between the filler alloy and Si3 N4 ceramic is composed of TiN reactant.     

TiN/Si3N4纳米多层膜硬度对Si3N4层厚敏感性的研究

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和硬度,研究了其硬度随Si3N4层厚微小改变而显著变化的原因.结果表明,在TiN调制层晶体结构的模板作用下,溅射态以非晶存在的Si3N4层在其厚度小于0.7 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体,多层膜形成共格外延生长的{111}择优取向超晶格柱状晶,并相应产生硬度显著升高的超硬效应,最高硬度达到38.5GPa.Si3N4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.     

Csf／Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法，以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料，以Y2O3和La2O3为烧结添加剂，制备Csf／Si3N4复合材料，研究了其力学性能和微波介电性能。结果表明，该Csf／SiaN。复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势，是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致；当纤维含量较低时，断裂韧性随纤维含量增大而增大，由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转。当纤维含量超过1％（质量分数）后，随着纤维含量的增大，氮化硅显微结构发生变化，氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小，使Csf／Si3N。复合材料断裂韧性逐步降低。当碳纤维含量在0～1％（质量分数）时，随着碳纤维含量的增加，介电常数ε’，ε＂和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大，而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应：当纤维含量继续增加时，在相同的频率下，介电常数下降，材料的频散效应逐渐消失。     

无压烧结Si3N4陶瓷在加湿空气中的氧化行为

研究了无压烧结Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在１２００℃、在流动的含水汽２０ｖｏｌ％的加湿空气中的氧化行为。研究表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在加湿空气中氧化比在自然空气中氧化剧烈。动力学研究表明,Ｓｉ３Ｎ４陶瓷在加湿空气中氧化分两个阶段进行,第一为直接氧化此时,氧化增生与氧化时间成线性关系,第二阶段为钝化氧化,此时,氧化主要通过离子和分子的扩散来完成。     

涂层对SiO2/(Si3N4+BN)透波材料力学、介电性能的影响

采用硅树脂作为SiO2/(Si3N4+BN)复合材料涂层,并取得较好的防潮效果.将SiO2/(Si3N4+BN)复合材料涂层后弯曲强度提高约27%左右;介电常数和介电损耗角正切变化分别为0.02和0.2×10-3.     

界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用

应用界面润湿理论从热力学角度计算了铝熔体和Si3N4陶瓷存在界面反应时的润湿角;通过测量不同浸渗时间下浸渗厚度,结合浸渗动力学模型,获得实际浸渗过程中铝合金熔体与Si3N4多孔预制体之间润湿角,并将该试验结果与上述理论计算结果相比较.研究表明:Al/Si3N4界面反应过程对熔体与预制体的润湿起到重要作用;应用界面润湿理论计算得到T=1223 K(950℃)时,Al/Si3N4界面实际接触角θ值为60.2°,界面反应对界面接触角的贡献达到47.6°,计算结果与浸渗动力学试验吻合.     

Si3N4陶瓷／45钢钎焊接头残余热应力数值模拟

采用热弹塑性有限元方法,考虑了温度变化对材料性能的影响,对Si3N4陶瓷/45钢钎焊接头的冷却过程进行数值模拟,得到了接头在冷却过程中界面、金属、陶瓷材料的降温曲线以及界面附近热应力大小和分布.模拟结果表明,接头界面降温速度介于金属和陶瓷外端面之间,陶瓷与金属温度差最大为89 ℃.在接头结合良好的条件下,冷却过程中陶瓷表面边棱距界面1.86 mm处存在最大主应力,可根据残余主应力在陶瓷表面的分布预测裂纹最有可能开启的位置.     

无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料的反应浸渗机理

采用"中断浸渗"方法获得保留了"浸渗前沿"的样品,应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化,深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程.采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌,探讨了界面反应机理.研究结果表明:浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上,并与预制体发生反应;Al/Si3N4界面反应产物AlN相形成"楔形"向Si3N4单元心部推进,细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌,大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行;Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中.