Al_2O_3/SiC纳米陶瓷复合材料的制备及力学性能

采用一次粒径分别为10nm和15nm的αAl2O3和SiC粉体为原料,制备了Al2O3/SiC纳米陶瓷复合材料·纳米SiC颗粒明显抑制Al2O3基体晶粒的长大,SiC体积分数超过4%时,材料的断裂方式由沿晶断裂变为穿晶断裂·随SiC含量的增加,Al2O3/SiC纳米复合材料的硬度增大·材料的弯曲强度和断裂韧性在SiC体积分数为5%时达到最大值·最大三点弯曲强度和断裂韧性分别为641MPa和47MPam1/2,明显高于热压单相Al2O3陶瓷(344MPa和31MPam1/2)·复合材料的强化主要来源于内晶颗粒残余应力强化和晶粒细化...     

三维网状Al2O3／环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

采用有机泡沫浸渍法制备Al2O3多孔陶瓷,然后用无压渗透技术将环氧树脂与Al2O3多孔陶瓷复合,得到三维网状Al2O3 /环氧树脂材料.观察了复合材料的表面形貌,研究了Al2O3含量对抗磨损性能和弯曲强度的影响,并与Al2O3颗粒增强环氧树脂复合材料进行了性能对比.结果表明,Al2O3的体积含量为31%时,Al2O3三维网状/环氧树脂复合材料的弯曲强度最高,达59.53 MPa,抗磨损性能较环氧树脂提高了55.8%,与Al2O3颗粒增强环氧树脂复合材料相比,其单位面积磨损29%,而弯曲强度低12.4%.     

微合金化对原位复合材料组织与性能的影响

利用熔体原位反应法制备了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料.研究了添加质量分数均为0.2%的Mn和Cr微合金元素对所制备的复合材料微观组织和室温力学性能的影响.SEM分析结果表明:添加微合金元素改善了(Al2O3 Al3Zr)p/A356复合材料的微观组织,原位Al3Zr颗粒和初生α相得到了有效细化,尺寸大部分为2～3 μm,增强颗粒均匀分布在A356基体中,颗粒呈球形或椭球形.室温拉伸试验结果表明,添加微合金元素对复合材料的力学性能有一定程度的改善,其抗拉强度σb,屈服强度σs和延伸率δ较添加前分别提高了13.9%,16.9%和10.6%,达到326.1MPa,252.2 MPa和5.2%.SEM拉伸断口形貌分析表明,其断裂属于塑性断裂.     

(TiB_2+Al_2O_3)增强铝基复合材料的组织分析与硬度测试

将TiO2和B2O3原料混合后加入ZL102铝熔体,采用原位反应的方法,使其与铝液发生反应,制备出(TiB2+Al2O3)双相增强铝基复合材料.用EPMA及SEM分析反应合成的增强颗粒在基体上的分布状态以及TiB2和Al2O3颗粒的微观组织,用显微硬度仪测定复合材料组成相的显微硬度.结果表明,利用Al-TiO2-B2O3体系可以原位制备颗粒增强的铝基复合材料,合成的复合材料硬度比ZL102提高37.3%.     

ZrO2粒径对ZrO2/ZrW2O8复合材料性能的影响

分别采用Nano-ZrO2和Commercial-ZrO2制备ZrO2/ZrW2O8复合材料,并对所得复合材料的微观结构、烧结质量及其热膨胀性能进行了研究.结果表明,当ZrO2和ZrW2O8的质量比为2∶ 1时,ZrO2/ZrW2O8复合材料的热膨胀系数极低,接近于零.然而Commercial-ZrO2/ZrW2O8复合材料存在致密度不高,气孔率大的缺点.Nano-ZrO2的采用,可以降低基体的烧结温度,改善复合材料的烧结质量,Nano-ZrO2/ZrW2O8复合材料的相对密度达到94%,比Commercial-ZrO2/ZrW2O8的相对密度75%有明显提高.     

纳米硼酸锌4ZnO·B2O3·H2O/酚醛树脂复合材料的合成及其阻燃性能研究

为了进一步提高酚醛树脂的阻燃性能,在酚醛树脂中填充纳米硼酸锌4ZnO·B2O3·H2O粒子对其进行改性.实验中采用苯酚、甲醛和自制改性纳米硼酸锌为原料通过原位合成法制备了纳米硼酸锌4ZnO·B2O3·H2O/酚醛树脂复合材料,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(FESEM)、热重-差热分析(TG-DTA)和氧指数测定仪(LOI)对复合材料进行表征和测试.结果表明,添加纳米硼酸锌4ZnO·B2O3·H2O后,酚醛树脂的热稳定性有了明显提高,特别是当添加量为7%时,复合材料氧指数达到最大值46.3,酚醛树脂的阻燃性能显著提高.     

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。     

颗粒增强Al基复合材料组织和性能的研究

采用高能球磨粉末冶金法制备颗粒增强Al基复合材料,分别以ZrO2,SiC和α-Al2O3为增强体,对比分析了不同颗粒增强Al基复合材料的组织与性能.以α-Al2O3颗粒为主增强体,分析了不同粒度α-Al2O3对复合材料组织性能的影响.研究结果表明,ZrO2/Al和 SiC/Al 复合材料的界面结合不如α-Al2O3/Al复合材料的界面结合紧密,α-Al2O3颗粒粒径为45μm时,复合材料性能更好地得到改善,添加适量的Ce能改善基体与增强体的界面结合,并显著地提高了颗粒增强Al基复合材料的性能.     

涂层对三维碳纤维编织体/Al2O3陶瓷复合材料性能的影响

从自制的SiO2和SiC涂层/三维碳纤维编织体出发,采用溶胶浸渍-原位分解法得到三维碳纤维编织体/涂层/Al2O3陶瓷复合材料.采用等温氧化失重、XRD、SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对碳纤维编织体抗氧化性、复合材料力学性能的影响及复合材料的强韧化机理.结果表明:涂层可明显提高碳纤维编织体的抗氧化性能;梯度SiC涂层可明显改善纤维与陶瓷颗粒的界面结合性能,使复合材料的强度、断裂韧性和弹性模量分别增加5~10倍,材料的断裂呈层间紧密的复合断裂;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为Cf的拔出、桥接和诱导裂纹偏转.     

烧成温度对Al2O3-Fe2O3复合材料性能的影响

以煅烧α-Al2O3粉、氧化铁为原料,采用MgO为添加剂,控制配料的Al2O3/Fe2O3的摩尔比为1、3、5,MgO引入量质量百分数分别为2%、4%、6%,成型压强为100 MPa,烧结温度为1500℃、1550℃、1600℃,保温3小时可获得Al2O3-Fe2O3复合材料,对烧后试样了烧结与抗热震性能研究.结果表明:控制Al2O3-Fe2O3复合材料试样AF34-2的Al2 O3/Fe2O3摩尔比为3,MgO引入量为4%,烧成温度为1550℃保温3小时的工艺条件,可以制备出较高致密度、常温抗折强度及抗热震性能的Al2O3-Fe2O3复合材料.该复合材料试样AF34-2的SEM显微结构照片显示出材料晶粒问结合紧密,形成具有直接结合的镶嵌结构.     

搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料。通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯含量对复合材料力学性能的影响。表征结果表明,搅拌铸造法制备的石墨烯增强铝基复合材料中石墨烯结构完整,复合材料的晶粒得到明显细化。拉伸试验表明,石墨烯质量分数为0.4%的铝基复合材料的综合力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度和维氏硬度分别较同条件下制备的纯铝提高了55%、47%和63%。断裂机制研究结果表明,随着石墨烯含量的增加,复合材料由韧性断裂转变为脆性断裂。     

纳米碳管铝基复合材料组织与性能的研究

试验采用搅拌铸造法制备了纳米碳管增强铝基复合材料,对其显微组织、硬度、抗拉强度和电阻率进行了研究.结果表明：纳米碳管的加入能够细化复合材料晶粒,表面镀铜后可以抑制基体与增强体之间的界面反应,避免脆性碳化物的生成;复合材料的硬度和抗拉强度随着纳米碳管加入量的增加先增加后减小,纳米碳管的质量分数为1.0%时,达到最大值,与基体相比分别增加了34.8%和34.4%;纳米碳管的加入对基体的导电性影响不大.     

放电等离子烧结及热处理制备的Fe/316L/430–Ti(C,N)复合材料的滑动磨损行为

A series of novel steel–Ti(C,N) composites was fabricated by spark plasma sintering (SPS) and subsequent heat treatment. The hardness, indentation fracture resistance, and wear behaviour of the steel–Ti(C,N) composites were compared with those of the unreinforced samples, and their potentials were assessed by comparison with traditional cermet/hardmetal systems. The results showed that with the addition of 20wt% Ti(C,N), the wear rates of the newly examined composites reduced by a factor of about 2 to 4 and were comparable to those of cermets and hardmetals. The martensitic transformation of the steel matrix and the formation of in situ carbides induced by heat treatment enhanced the wear resistance. Although the presence of excessive in situ carbides improved the hardness, the low indentation fracture resistance (IFR) value resulted in brittle fracture, which in turn resulted in poor wear property. Moreover, the operative wear mechanisms were investigated. This study provides a practical and cost-effective approach to prepare steel–Ti(C,N) composites as potential wear-resistant materials.     

TiN/Al复合材料的微观组织及性能研究

用熔铸法制备了TiN/Al复合材料,通过SEM和EDS研究复合材料的微观组织和元素组成;测定了复合材料的布氏硬度和压缩性能.实验结果表明：用熔铸法制备TiN/Al复合材料,其增强相TiN均匀分布在基体中,随TiN含量的增加TiN由颗粒状、短棒状变成长条状;其布氏硬度和压缩强度随TiN含量的增加而增大.     

B_4C-ZrB_2-Al复合材料的真空熔渗法制备与性能分析

通过在B4C-ZrB2多孔预烧体中真空熔渗Al制备了B4C-ZrB2-Al复合材料,研究了该复合材料的物相组成和力学性能.结果表明:ZrB2的生成量影响B4C-ZrB2-Al复合材料的物相组成;随着ZrB2生成量的增加,复合材料的硬度先增大后降低,抗折强度和断裂韧性先降低后增大;延性Al的渗入是造成材料断裂韧性提高的主要原因.当ZrB2生成量为35%(质量分数)时,复合材料主要由B4C,ZrB2和Al组成,其气孔率、硬度HRA、抗折强度和断裂韧性分别为1.06%,82.2,521.5MPa和8.6MPa.m1/2.观察材料断口形貌可见较多的韧窝和金属撕裂棱,表明其断裂行为主要为沿晶和穿晶混合断...     

冷芯复合钢锭组织及力学性能的实验研究

冷芯铸造技术是一种以固-液复合方式生产钢锭的铸造技术。本研究采用热物态模拟法制备冷芯钢锭,并利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)等表征手段,分别观察了冷芯钢锭复合界面、芯材和外材的宏观及微观结构组织,并利用真空电火花仪、夏比冲击试验机和洛氏硬度仪检测了冷芯钢锭的碳元素含量分布及其力学性能。实验结果表明:冷芯钢锭结构自内而外分别为芯材组织层、扩散层、激冷凝固层、方向性生长层、正常凝固层及等轴细晶粒层;芯材与外材结合效果良好,结合界面平整、无孔洞或夹杂物等缺陷;冷芯钢锭各位置的冲击韧性大小关系为:芯材结合处外材;各位置碳含量分布与洛氏硬度值分布曲线相吻合。     

废弃玻璃/铝基复合材料的制备及其力学性能

利用搅拌铸造法,将废弃玻璃颗粒加入到熔融的铝液中,制备出废弃玻璃/铝基复合材料.研究了复合材料的微观组织、力学性能.结果表明,玻璃颗粒较均匀地分布于基体中,界面结合良好;与基体合金相比,复合材料摩损性能优于基体合金,硬度得到提高.由于玻璃颗粒存在加工裂纹,形状较尖锐,有碍于大幅提高复合材料的性能.     

Effects of metal binder on the microstructure and mechanical properties of Al2O3-based micro-nanocomposite ceramic tool material

The Al2O3?(W,Ti)C composites with Ni and Mo additions varying from 0vol% to 12vol% were prepared via hot pressing sintering under 30 MPa. The microstructure was investigated via X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectrometry (EDS). Mechanical properties such as flexural strength, fracture toughness, and Vickers hardness were also measured. Results show that the main phases A12O3 and (W,Ti)C were detected by XRD. Compound MoNi also existed in sintered nanocom-posites. The fracture modes of the nanocomposites were both intergranular and transgranular fractures. The plastic deformation of metal particles and crack bridging were the main toughening mechanisms. The maximum flexural strength and fracture toughness were obtained for 9vol% and 12vol% additions of Ni and Mo, respectively. The hardness of the composites reduced gradually with increasing content of metals Ni and Mo.     

Effects of metal binder on the microstructure and mechanical properties of Al_2O_3-based micro-nanocomposite ceramic tool material

The Al_2O_3-(W,Ti)C composites with Ni and Mo additions varying from 0vol% to 12vol% were prepared via hot pressing sintering under 30 MPa. The microstructure was investigated via X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM) equipped with energy dispersive spectrometry(EDS). Mechanical properties such as flexural strength, fracture toughness, and Vickers hardness were also measured. Results show that the main phases A12O3 and(W,Ti)C were detected by XRD. Compound Mo Ni also existed in sintered nanocomposites. The fracture modes of the nanocomposites were both intergranular and transgranular fractures. The plastic deformation of metal particles and crack bridging were the main toughening mechanisms. The maximum flexural strength and fracture toughness were obtained for 9vol% and 12vol% additions of Ni and Mo, respectively. The hardness of the composites reduced gradually with increasing content of metals Ni and Mo.     

Al_2O_3对B_4C-Al_2O_3-Al显微组织与力学性能的影响

在B4C-Al2O3预烧体中真空熔渗铝制备了B4C-Al2O3-Al复合材料,分析了w(Al2O3)对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:B4C-Al2O3-Al复合材料主要由B4C,Al2O3,Al,Al3BC和AlB2等相组成;随着w(Al2O3)的增加,复合材料的HRA硬度先增大后减小,材料的抗弯强度和断裂韧性均先减小后增大,当w(Al2O3)为25%时,复合材料具有较好的综合性能,它的气孔率、硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为2.06%,84.4HRA,440.36 MPa和6.53 MPa.m1/2;延性铝的加入、裂纹的偏转和分叉、晶粒的细化、增韧相AlB2的生成及热膨胀的不匹配...