热压烧结SiC陶瓷的力学性能

分别以α-SiC和β-SiC为原始粉体,BAS为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备了SiC陶瓷.采用阿基米德排水法,XRD及三点弯曲等分析测试手段,研究不同类型SiC对SiC陶瓷致密度、物相组成及力学性能的影响.实验结果表明,以β-SiC为原始粉体制备的SiC陶瓷中没有发生β-SiC到α-SiC的相变.所制备SiC陶瓷的致密度均超过了98%以上,此时,SiC陶瓷的弹性模量不受SiC类型及颗粒大小的影响.随着BAS含量的增加,SiC陶瓷的室温抗弯强度降低.随着SiC陶瓷致密度和BAS含量的增加,其断裂韧性减小,当SiC陶瓷达到完全致密时,随着BAS含量的增加,SiC陶瓷的断裂韧性提高.     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS（BaOAl2O32SiO2)玻璃陶瓷基复合材料（SiCpl-BAS)，并对其组织结构与力学性能进行了研究，结果表明，当碳化硅片晶体积分数达到0．30时，SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100．3MPa和1．49MPa.m^1/2，提高到181．0MPa和3．20MPa.m^1／2，主要的增强增韧机理为裂纹的偏转,分岔和片晶的拔出。     

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.m1/2     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS(BaOAl2O32SiO 2)玻璃陶瓷基复合材料(SiCpl-BAS),并对其组织结构与力学性能进行了初步研究 .结果表明,当碳化硅片晶体积分数上升到0.30时,SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100.3 MPa和1.49 MPa·m1/2,提高到181.0 MPa和3.20 M Pa·m1/2.主要的增强增韧机理为裂纹的偏转、分岔和片晶的拔出.     

烧结方法对Ni-MF/Al_2O_3复相陶瓷力学性能及微观结构影响

采用裸烧和石墨埋烧两种烧结方法制备Ni-MF/Al2O3复合材料,研究不同质量的镍(Ni)颗粒对莫来石纤维(MF)增强氧化铝陶瓷复合材料的结构和力学性能影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析复合材料的化合物组分以及Ni掺杂后韧性增加的原理。结果表明:选用石墨埋烧法,当复合材料中加入w(Ni)=15%时,其抗弯强度达731.67 MPa,断裂韧性达9.32 MPa.m1/2,相对密度为96.8%。石墨埋烧试样的抗弯强度、断裂韧性和相对密度优于裸烧的试样;随着Ni质量分数的增加,试样的抗弯强度呈线性下降,断裂韧性呈线性增加,相对密度呈先升高后下降;Ni掺杂复合材料可实现韧性提高;Ni颗粒与MF纤维使复合材料的韧性得以改善。     

不同类型碳化硅制备的BAS/SiC复合材料组织及力学性能的研究

采用放电等离子烧结(SPS)方法在1 800℃制备了不同类型碳化硅(Si C)的BAS/Si C陶瓷基复合材料.采用阿基米德排水法、XRD、SEM及三点弯曲等分析测试手段研究了复合材料的致密度、物相组成、显微结构及室温力学性能.实验结果表明,BAS能有效地促进复合材料的致密化.复合材料中没有发生β-Si C→α-Si C相的转变.Si C晶粒均匀地分散在连续的BAS晶相中,且与BAS之间结合紧密.与以α-Si C为原始粉体制备的复合材料的室温抗弯强度相比,β-Si C为原始粉体制备的复合材料的室温抗弯强度提高13.93%.     

SiC的固相热压烧结

以α－SiC粉末为起始原料，B和C粉末为助烧剂，采用适当的热压烧结工艺，在1950℃，25MPa条件下获得了相对密度为97.8％的α－SiC块体陶瓷．其抗弯强度和断裂韧性值分别为383MPa，4.95MPa·m1／2．并初步研究了致密化机理．     

微晶粒Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷的制备与性能

以TiO2-MgO为烧结助剂、聚丙烯酰胺为分散剂,制备3种增韧A l2O3体系:纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、纳米t-ZrO2颗粒-ZrO2纤维。经测试体系物理与力学性能、XRD和SEM分析,探讨烧结温度、纳米t-ZrO2颗粒、ZrO2纤维、烧结助剂加入量对相对密度、抗折强度、断裂韧性及微观结构的影响。结果表明:烧结温度对材料物理与力学性能的影响很大,ZrO2纤维没有明显增韧效果,体系的增韧主要依靠纳米t-ZrO2颗粒,纳米t-ZrO2颗粒在基体中同时存在晶间和晶内分布,加入质量分数5%的纳米t-ZrO2颗粒使微观结构更加致密和晶粒细化。烧结温度为1 600℃,纳米t-ZrO2颗粒质量分数为5%,烧结助剂m(TiO2)∶m(MgO)为1∶0.4时,复相陶瓷体系综合性能最佳,其相对密度和抗折强度分别是98.7%、274.82MPa、断裂韧性达到7.32 MPa.m1/2。     

Ni对MF/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在不同烧结温度下,研究不同掺量Ni对莫来石纤维(MF)/Al2O3复合材料力学性能的影响规律,借助SEM和EDS等测试手段,分析Ni的掺入使MF/Al2O3复合材料力学性能改善的机理。结果表明,当Ni质量分数=12.5%,烧结温度为1 450℃时,Ni-MF/Al2O3复合材料抗弯强度为870.769 MPa,断裂韧性为9.51 MPa.m1/2,韦氏硬度达到11.59 GPa,相对密度为92.5%;Ni和莫来石纤维对复合材料的复合增韧效果,主要表现为金属塑性变形穿晶断裂和细化晶粒,纤维拔出、脱黏,烧结温度高时Al2O3晶粒细小,显微结构更为致密。