热压氮化硅陶瓷的高温断裂韧性

氮化硅陶瓷作为热机用高温结构材料必须具备较高的高温强度和高温断裂韧性。最近的研究表明,以稀土氧化物作为烧结添加剂,有利于改善氮化硅的高温力学性能,其中添加Y_2O_3,和La_2O_3的热压氮化硅的抗弯强度能从室温一直保持到1300℃。但是稀土氧化物添加剂对氮化硅陶瓷的高温断裂韧性有何影响,至今未见报道。为研究稀土氧化物对高温断裂韧     

添加剂离子在热压氮化硅中的扩散行为

氮化硅陶瓷作为高温结构材料引起人们重视已有30多年历史,但是至今人们对热压氮化硅的α→β相变的精确本质未能完全了解.由于制备高质量的氮化硅陶瓷通常必须有氧化物添加剂参与,因而研究添加剂离子在氮化硅中的扩散行为,对于进一步了解α→β相变过程是很必要的.     

添加NbN的氮化硅陶瓷高温氧化自适应性

从“掌茧”等生物材料表层的环境自适应性得到启发 ,探索了在高温氧化环境中能表现自抗氧化的氮化硅陶瓷 .将添加不同铌化合物 (Nb2 O5,NbC ,NbN)的热压氮化硅陶瓷在 110 0℃高温下进行 10 0h的氧化试验后 ,发现添加氮化铌 (NbN)的氮化硅具有更好的抗氧化性能 .用EPMA和XPS方法对氧化层的成分分布以及Nb在氧化层中的化学结合状态进行分析 ,结果表明含NbN的氮化硅陶瓷在高温下表面形成了以Nb化学价态沿致密氧化层深度呈梯度分布 .氧化机制分析指出NbN/Si3 N4 陶瓷的高温氧化层具有一定的抗氧化自适应性 .     

添加NbN的氮化硅陶瓷高温氧化自适应性

从“掌茧”等生物材料表层的环境自适应性得到启发 ,探索了在高温氧化环境中能表现自抗氧化的氮化硅陶瓷 .将添加不同铌化合物 (Nb₂O₅,NbC ,NbN)的热压氮化硅陶瓷在 110 0℃高温下进行 10 0h的氧化试验后 ,发现添加氮化铌 (NbN)的氮化硅具有更好的抗氧化性能 .用EPMA和XPS方法对氧化层的成分分布以及Nb在氧化层中的化学结合状态进行分析 ,结果表明含NbN的氮化硅陶瓷在高温下表面形成了以Nb化学价态沿致密氧化层深度呈梯度分布 .氧化机制分析指出NbN/Si₃N₄ 陶瓷的高温氧化层具有一定的抗氧化自适应性 .     

90年代的热门材料

材料科学正进入一个前所未有的挑战时代和成果迭出的阶段。借助新技术,比如扫描隧道显微镜、原子力显微镜和各种光谱法,材料科学家能比十年前更好地了解进而控制材料的结构和特性。本文将让人们一览材料研究的6大热点,它们是:陶瓷、高级纤维复合物、聚合物、超塑钢、金属-基体复合物、超导材料。陶瓷陶瓷研究体现了材料研究一体化的程度。单块材料,如矾土、硅、碳化物和氮化硅是今天可得到的最先进的结构陶瓷,但由于脆性问题,它们只适用于应力相对低的领域。对它们的研究主要集中于通过添加连续纤维.用其他材料层压它们或用金属熔合它们,达到增强这些材料强度之目的。     

碳纤维在桥梁加固中的应用

根据目前碳纤维增强材料(CFRP)加固混凝土的理论,重点介绍碳纤维片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,对其抗弯承载力计算进行分析,并介绍碳纤维在桥梁加固工程中的应用。     

强韧的陶瓷复合材料

陶瓷的缺点是脆性,美国Lanxide公司开发了一种高强、轻质的陶瓷复合材料克服了这一缺点,这种称为Lanxide的产品可考虑用作炼钢或化工过程中的耐热耐腐蚀部分的材料,以及喷气式发动机、装甲等军事用途。这种新型陶瓷是熔融金属接触空气后在其表面形成的,熔融金属的温度限制在1100～1300℃范     

陶瓷-硬质合金复合刀片的界面结合机制

陶瓷刀具材料以其高硬度、高耐磨性和耐热性著称.在高速切削时,当切削温度达到1450℃时仍能继续进行切削.但陶瓷刀具材料所固有的脆性限制了其实际应用范围.因此,如何提高陶瓷刀具材料的强度和韧性是其能否广泛应用的关键.目前国内外所采用的方法都是通过提高其本身的强度和韧性来实现,如:利用颗粒增韧、相变增韧和晶须增韧等方法来提高其强度和断裂韧性,但增强补韧的幅度十分有限,与硬质合金刀具相比,其强度和韧性仍嫌不足.而硬质合金刀具具有较高的强度和韧性,但其硬度、耐磨性和耐热性能却比陶瓷刀具材料要低得多,当切削温度达到1000℃时,刀具已无法继续进行切削.为了进一步提高硬质合金刀具的耐磨性和耐热性能,70年代出现了涂层硬质合金刀片,主要是利用高强度和高韧性的硬质合金作为基体,在其表面涂以一层高硬度、高耐磨性的碳化物、氮化物、氧化     

中国科学家攻克氧化铝纳米材料瓶颈难题

<正>氧化铝是重要基础材料,性能优异,价格低廉,是应用最广泛的陶瓷材料,被用作结构陶瓷、功能陶瓷及生物陶瓷,也是冶炼铝的原料.2014年氧化铝全球年产量达1.1亿t,中国产量约占43%.然而,氧化铝的脆性限制了其更广泛的应用.1987年Nature报道了德国萨尔州大学H.Gleiter研究小组发现纳米晶微结构的Ca F2和Ti O2陶瓷在低温时发生很大塑性变形,这一研究为解决陶瓷材料脆性问题提供了可能性.英国材料科学家Cahn在Nature撰文指出,纳米晶微结构是解决陶瓷脆性的战略途径.随后,纳米晶陶瓷研究在世     

KSZP陶瓷材料强化新途径

增强增韧一直是陶瓷科学与技术研究的重要课题.目前最常用的方法是多相复合,如颗粒、晶须和纤维补强和自补强.相变是陶瓷中的普遍现象,ZrO_2增韧陶瓷是利用相变现象的一个典型例子.表面压应力增强材料的现象,在表面施釉或膨胀系数小的膜层、离子交换、淬火和表面化学反应过程中得以应用.我们在研究[NZP]低膨胀陶瓷时,发现一种利用相变强化陶瓷的方法,本文报道其有关的内容.     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H3BO3, CO(NH2)2及α-Si3N4微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si3N4/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si3N4颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

纳米非晶氮化硅的界面极化行为及其机制

纳米非晶氮化硅由尺寸为纳米级非晶小颗粒经压制而成,界面占很大的比例.这种新型团体出现一些传统氮化硅所不具有的特殊性能.传统氮化硅是良好的绝缘体,研究它的介电行为当然十分重要.传统热压烧结和反应烧结获得的氮化硅的介电常数约为8.36,不论是晶态还是非晶态氮化硅在室温下的介电常数与频率无关.对于纳米非晶氨化硅介电行为的研究却未见报道.本文将系统研究纳米非晶氮化硅的介电行为,并深入研究产生这种特殊行为的机制.     

自然信息

陶瓷合成新工艺陶瓷合成新工艺,包括制备氮化硅陶瓷材料、制造碳化钨和硅化钌纤维,以及低温制备高温法得不到的氧化物陶瓷等。     

TiC/Ni3Al复合材料的低温致密化

TiC由于其低密度、高硬度、易加工性,以及与铁族金属的良好接合性而被广泛用于硬质工具材料及其他金属-陶瓷复合材料;另一方面,Ni_3Al金属间化合物在900℃附近具有独特的高温强度和高温抗氧化特性,被认为是金属-陶瓷复合材料中金属相的优选材料.已有的研究表明,TiC汇与Ni_3Al具有良好的界面相容性,TiC和Ni_3Al组成的复合材料具有很高的强度,所以,选择Ni_3Al和TiC作为热应力缓和型梯度材料的金属相和陶瓷相而得到的TiC/Ni_3Al系FGM(functionally graded materials)材料将能够抵抗由于大温度落差而产生的巨大的热应力.但是,由于TiC与Ni_3Al的烧结温度之间差别很大(前者最低为1800℃,后者最高为1300℃),热压温度只能控制在1300℃左右,在该条件下,如不采用“温度梯度烧结”方法来制备整体致密的TiC/Ni_3Al系梯度材料将十分困难,这是因为在富金属侧,由于Ni_3Al的粘结作用,使得TiC/Ni_3Al复合材料能够致密;但是在少金属侧,如0%,5%,10%,20%(体积分数,下同)Ni_3Al层,由于金属含量少,Ni_3Al相不能完全地粘接TiC使之致密,则得不到整体致密的TiC/Ni_3Al系FGM.因此,TiC和少金属TiC在低温下的热压致密化是一项非常有意义     

硼酸铝晶须增强磷酸铝基透波材料的制备

以磷酸铝粉末为基体, 以硼酸铝晶须为增强体, 采用常压烧结工艺制备了硼酸铝晶须/磷酸铝陶瓷透波材料. 实验结果表明: 硼酸铝晶须对磷酸铝基体的热膨胀起到了抑制作用, 对基体起到了补强增韧作用. 硼酸铝晶须含量为30%(体积分数)的样品在1050℃烧结1 h后, 抗弯强度达到215.3 MPa, 在10 GHz频率下的相对介电常数(ε)和介电损耗角正切值(tanδ )分别为4.23和0.0024.     

碳纤维布加固桥梁施工技术

碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的.文章以2孔19m钢筋混凝土框架加固为例,介绍了碳纤维布在桥梁加固中的施工技术,并对碳纤维布加固桥梁作了进一步的探讨.     

碳纤维布加固桥梁施工技术

碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的（抗弯、抗剪）承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。文章以2孔19m钢筋混凝土框架加固为例，介绍了碳纤维布在桥梁加固中的施工技术，并对碳纤维布加固桥梁作了进一步的探讨。     

Y-TZP陶瓷材料超塑性的初步研究

许多金属和合金具有超塑性形变行为,而陶瓷的超塑性则是近年才发现并得到重视的。Y-TZP(Y_2O_3-Tetragonal Zirconia Polycrystals)多晶材料是其中最具代表性的具有高温超塑性的陶瓷。陶瓷超塑性的发现和研究不仅在观念上影响了人们对陶瓷脆性的认识,而且在实践上也将具有重要意义,为陶瓷材料的加工带来重大影响。我国的陶瓷超塑性研究尚处于起步阶段。材料性质(如晶粒尺寸)、形变速率等性能等均与国外有较大差距。本文报道用无压烧结法制得的细晶(～0.3μm)Y-TZP材料,达到很高形变速率和超塑性形变行为。     

Si3N4/BN纳米复合粉体的制备

采用化学溶液法, 溶解分散H₃BO₃, CO(NH₂)₂及α-Si₃N₄微粉制成悬浮液, 干燥后以氢还原氮化法制备出纳米氮化硼包覆微米氮化硅的Si₃N₄/BN纳米复合粉体. 利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对复合粉体的形成过程及形貌结构研究发现: 当反应温度为1100℃时, 包覆层中除在临近α-Si₃N₄颗粒表面有少量涡流状氮化硼(t-BN)生成外, 其主要组成部分为非晶态BN. 以上复合粉体经1450℃氮气氛下处理后, 非晶态氮化硼与涡流状氮化硼转化为h-BN. 所制复合粉体经1800℃热压烧结获得加工性能良好的复相陶瓷.     

跟随中期待突破的上海碳纤维研究

当1879年爱迪生获得制造电灯中碳丝的专利的时候，碳纤维就存在了，但直到上世纪60年代初航空航天工业亟需性能更优的轻质材料时,碳纤维才开始了大规模的商业化生产。上海在碳纤维方面目前状况并不乐观,但也期待着有自己的一席之地。