基于残余应力增韧机制的陶瓷材料增强相的极限含量模型及应用

基于残余应力增韧机制,建立了当T_P>T_m时陶瓷材料增强相的极限含量模型,并结合SiC/TiB₂颗粒复合陶瓷材料进行了验证与应用.以此为基础,建立了考虑基体颗粒尺寸与粒径配比时的增强相极限体积含量的模型.这些模型的建立对于陶瓷材料的组分设计和微观结构设计均具有重要的实际应用价值.     

Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料力学性能的影响

为了改善ZrO2陶瓷材料的综合力学性能,探讨了添加不同粒径和含量的Al2O3粉末对ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料微观结构和力学性能的影响.采用真空热压烧结工艺制备了ZrO2纳米复合陶瓷材料,烧结温度为1 450℃,热压压力为30MPa,保温1h.结果表明:微米Al2O3粉末的体积分数为10%时,ZrO2-TiB2-Al2O3纳米复合陶瓷材料的抗弯强度最高,可达743MPa;添加纳米Al2O3粉末对材料的韧性提高明显,最高可达11.37MPa.m1/2,但不同粒径的Al2O3粉末对材料的硬度影响则不明显,材料的硬度随Al2O3含量的增加而增加.     

多相复合陶瓷刀具材料热压过程的计算机模拟与工艺设计Ⅱ.致密化动力学模拟与工艺设计

建立了热压过程中致密化动力学的数学模型,并以Al2O3／SiC／(W,Ti)C多相复合陶瓷刀具材料为例,采用计算机模拟技术分析了热压工艺参数对陶瓷刀具材料致密化过程的影响,进行了热压过程的工艺设计．结果表明：热压烧结时采用高的热压压力对加快材料致密化和提高终点密度都是有利的．在本试验条件下,取1700～1800℃作为材料的热压温度较为合适,而保温时间以1500～3000s左右为宜．与温度场的结果不同的是,从致密化动力学的角度来看,初始相对密度的提高对材料的终点相对密度影响较小。     

多相复合陶瓷刀具材料热压过程的计算机模拟与工艺设计Ⅰ——温度场模拟与工艺设计

建立了陶瓷刀具材料热压过程的传热模型,并以Al2O3／SiC／(W,Ti)C多相复合陶瓷刀具材料为例,通过采用计算机模拟技术对坯体温度场的研究,进行了相应的热压工艺设计．结果表明：升降温速率的大小及烧结前气孔的存在对坯体内温度场影响较大．综合考虑材料性能和制各效率的要求,在本试验条件下,升温速率以0．5～0．75℃／s而降温速率以0．33℃／s为宜．从温度场的角度来看,在陶瓷刀具材料热压成型之前,应先冷压成坯,以提高坯体的初始相对密度,降低热压过程中的温差,改善材料的物理力学性能。     

SiC/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷复合材料的抗热震性能设计及其切削应用

抗热震性能是结构陶瓷材料的重要性能之一．以抗热震断裂参数表征材料的抗热震性能，采用理论与实验相结合的方法，建立了基于抗热震性能的陶瓷复合材料的组分设计模型，并采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分．结果表明：当Ti（C，N）和SiC的体积含量分别为10．4％和27．1％时，该材料具有最高的抗热震性能，比纯氧化铝陶瓷提高约55％．在此基础上，利用热压技术制得一种SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷材料．将该材料制成切削刀具，并在切削实验中通过设计切削条件使得刀具主要承受热载荷和热应力的作用，从而发生热）中击破损．实验发现，SiC／Ti（C，N）／Al2O3复合陶瓷刀具切削淬火钢时的抗热）中击破损性能较纯Al2O3陶瓷提高约62-68％，与抗热震性能设计的理论预测基本吻合．这表明，该设计方法是可行的．