陶瓷基复合材料微观应力分析与调控

初步分析了陶瓷基复合材料内部的微观应力及其影响因素，并结合具体的陶瓷颗粒复合材料，阐明微观应力对材料力学性能的重要作用，并提出了通过调控材料内部的微观应力以改善材料力学性能。     

TiC强化Crl2MoV基复合材料的组织和性能分析

用原位合成铸造法制备了TiC弥散强化Crl2MoV钢基复合材料，对材料的制备工艺、力学性能及微观组织进行了系统的研究．试验结果表明，用原位合成铸造法制备TiC颗粒增强钢基复合材料的工艺具有可行性，且易于实现工业化生产．TiC颗粒在基体中分布均匀，形状呈块状和球状，分布在晶内和晶界上．颗粒与基体结合良好，且无团聚现象．引入TiC后材料的室温和高温强度比基体材料的强度均有提高，说明TiC颗粒起了良好的强化效果．金属基体与高耐磨性的增强粒子相结合，使复合材料获得了优异的耐磨性能．在提高材料的强度、耐磨性、抗热疲劳性能的同时，TiC的加入也使材料的塑性和韧性有一定程度的下降．     

添加TiC对纳米Si3N4陶瓷热震行为的影响

采用热压烧结法制备含不同质量分数TiC的纳米Si3N4陶瓷材料,研究TiC的添加对其力学性能与热震行为的影响.研究发现适量TiC颗粒的添加提高了纳米Si3N4陶瓷的力学性能,最佳添加量为10%;强度和韧性的提高以及裂纹偏转的存在使纳米Si3N4陶瓷的热震临界温差和热震循环疲劳性能得到改善.     

原位增韧β-Si3N4/α-Sialon复相陶瓷

通过XRD, SEM和力学性能测试研究了β-Si3N4/α-Sialon复相陶瓷热压烧结的致密化、相组成、力学性能和微观结构.结果表明,β-Si3N4/α-Sialon复相陶瓷综合了β-Si3N4和α-Sialon的力学性能,可通过改变起始粉末的组成,可以调整相组成及裁剪材料的力学性能.由于加入具有大的长径比的物相β-Si3N4,提高了材料的强度和韧性.     

直接反应合成法制备2024/TiC_(p)复合材料的力学性能

采用直接反应合成法制备了不同TiC(p)含量（重量百分数）的2024／TiC(p)复合材料，测试了T4、T6两种状态下该材料的力学性能．结果表明：2024／TiC(p)；复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量、比强度、比刚度等力学性能，均比2024基体合金有较大幅度提高．     

W-1wt%TiC纳米复合材料的组织结构与力学性能

采用高能球磨结合热压烧结的方法制备了W-1wt％TiC纳米复合材料,并对其组织结构、室温力学性能进行了研究．结果表明,高能球磨能显著细化粉体、减小晶粒尺寸及增加晶格畸变,促进复合粉体的烧结致密化．烧结后,纳米TiC颗粒均匀地分散W基体中,TiC的颗粒尺寸约100nm,呈单分散状态,TiC颗粒与W基体结合紧密,界面上没有析出物出现．纳米TiC颗粒的加入起到细晶强化和晶界强化的作用,提高了复合材料的力学性能．W-1wt％TiC纳米复合材料的致密度、维氏显微硬度、弹性模量、抗弯强度分别由纯W材料的95．6％,3．32GPa,345GPa,730MPa提高到98．4％,4．33GPa,396GPa,1065MPa．     

TiC颗粒增强钛基复合材料宏细观力学性能分析

结合均匀化理论与不动点迭代法,提出了均匀化方法用于解决周期性多尺度问题的有限元框架,建立了具有典型微观结构的TiC颗粒增强钛基复合材料的单胞有限元模型.从宏观尺度出发采用不动点迭代方法给出了微观尺度下单胞有限元的位移边界条件,对其拉伸力学性能进行了数值模拟研究.给出了TiC颗粒增强钛基复合材料在拉伸载荷作用下的宏观等效力学性能,并与实验结果进行对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

TiC强化Cr12MoV基复合材料的组织和性能分析

用原位合成铸造法制备了TiC弥散强化Cr1 2MoV钢基复合材料 ,对材料的制备工艺、力学性能及微观组织进行了系统的研究 .试验结果表明 ,用原位合成铸造法制备TiC颗粒增强钢基复合材料的工艺具有可行性 ,且易于实现工业化生产 .TiC颗粒在基体中分布均匀 ,形状呈块状和球状 ,分布在晶内和晶界上 .颗粒与基体结合良好 ,且无团聚现象 .引入TiC后材料的室温和高温强度比基体材料的强度均有提高 ,说明TiC颗粒起了良好的强化效果 .金属基体与高耐磨性的增强粒子相结合 ,使复合材料获得了优异的耐磨性能 .在提高材料的强度、耐磨性、抗热疲劳性能的同时 ,TiC的加入也使材料的塑性和韧性有一定程度的下降     

铝液内部直接氧化法制备Al/Al2O3复合材料

提出一种在铝液内部用直接氧化法制Al／Al2O3复合材料的技术，通过在铝液内部吹氧，使熔融铝迅速氧化生成A12O3，凝固后获得具有弥散分布的Al／Al2O3质点的铝基复合材料，并对复合材料的微观结构及力学性能进行了观察分析。试验表明，复合材料中的Al／Al2O3质点分布均匀，通过调节吹氧时间，可方便地制备Al／Al2O3复合材料。     

TiC/TiAl复合材料微观结构观察及强韧化机理分析

采用放电等离子烧结(SPS)技术，制备了质量分数为10％的TiC／TiAl复合材料，从微观结构上研究了TiC颗粒对TiAl基体材料力学性能的影响。实验结果表明：在TiC，TiAl复合材料中TiC颗粒主要分布于晶界，少量进入基体晶粒的内部，形成晶内型结构；TiC颗粒的引入细化基体晶粒的尺寸，有效地阻碍材料内部裂纹扩展，引起裂纹偏转，增加其扩展路径，改善材料的韧性，同时在晶界和晶内形成了一系列位错。位错强化与细晶强化是主要的强化机制，TiC／TiAl复合材料韧性的提高主要源于TiC粒子对裂纹的偏转。     

C—SiC—TiC—TiB2复合材料原位合成及热压烧结

以熟焦,碳纤维,Ｂ４Ｃ,ＳｉＣ,Ｓｉ,ＴｉＯ２和ＴｉＣ为原料,采用原位合成及热压技术研究了不同ＴｉＯ２和ＴｉＣ含量对多组份碳／陶复合材料的组成、结构和性能的影响。     

Al2O3／TiC陶瓷材料的改性研究

研究了固体润滑剂CaF2和BN对Al2O3／TiC陶瓷材料的力学性能和显微结构的影响，实验表明，Al2O3／TiC／CaF2陶瓷材料的力学性能比Al2O3／TiC/BN陶瓷材料的力学性能好，XRD衍射结果和微观结构显示，Al2O3／TiC／BN材料中的BN与Al2O3反应生成AIN，产生大量裂纹，致使材料的强度和硬度都大幅下降，Al2O3／TiC／CaF2陶瓷材料中的CaF2在烧结过程中没发生化学反应；材料晶粒大小均匀，基体组织呈网状结构，有利于提高材料的强度和硬度。     

Anti-penetration performance of high entropy alloy-ceramic gradient composites

A high-entropy alloy-ceramic gradient composite of TiC-TiB₂/75vol% Al_0.3CoCrFeNi was successfully prepared by combustion synthesis under an ultra-high gravity field, which is a low-cost method with high efficiency. The ceramic particles were gradient distributed in the Al_0.3CoCrFeNi matrix, and the hardness of the composite material gradually decreased along the thickness direction. The anti-penetration performance of the gradient composites was simulated using the ANSYS/LS-DYNA explicit simulation program. The results demonstrate that the distribution of the ceramic particles strongly affected the mechanical properties and the anti-penetration performance of the composites. With the same total ceramic volume fraction, the gradient composites exhibit better anti-penetration performance than the corresponding ceramic-metal interlayer composites. The more uneven the ceramic distribution, the greater the elastic modulus and yield stress of the surface layer and, thus, the better the anti-penetration performance.     

ZTA—SiCw—TiC复相陶瓷材料强韧化机理研究

四方氧化锆相变增韧、碳化硅晶须补强、碳化钛粒子弥散强化，同时引入一个新的陶瓷基复合材料系统中产生了叠加的强韧化效果。热压ＺＴＡ－ＳｉＣｗ－ＴｉＣ复相陶瓷材料与Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣｗ－ＴｉＣ相比具有更高的综合机械性能。碳化钛在基体中形成连续的骨架阻碍晶粒的长大，随着碳化钛含量的增加，基体的硬度明显增加。主要强韧化机理有相变增韧、晶须拔出、载荷转移、裂纹偏转等。基体的主要断裂方式为穿晶解理断裂。     

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．     

TiC颗粒增强2618复合材料的研究

用原位反应合成法(即XD法)制备了TiC颗粒增强2618复合材料,并用X-ray衍射分析技术、透射电镜及拉伸实验对其结构和性能进行了研究.结果表明利用原位反应合成法可以制备TiC增强多元素合金2618为基体的复合材料;与普通熔铸法相比,逆向熔铸法可以缩短熔铸时间,减少TiC粒子损失,从而制得较为理想的复合材料;TiC粒子的加入可以提高2618合金的力学性能.图6,表1,参8.     

TiC/316L复合材料的致密化和力学性能试验

采用真空烧结法制备出TiC颗粒增强316L不锈钢复合材料.通过对试样进行光学显微分析并测定其相对密度和拉伸性能,研究了增强相含量和模压压力对复合材料的致密化和拉力学性能的影响,并对断口形貌进行分析.结果表明:添加TiC颗粒有利于复合材料的烧结致密化;TiC颗粒的体积分数对复合材料的拉力学性能有较大影响,当TiC的体积分数从0%增加到10%时,复合材料的抗拉强度从543MPa提高到655MPa,而断裂应变却从0.325减至0.052;在较低的模压压力下,提高模压压力有利于复合材料的相对密度、抗拉强度的增加;但过高的模压压力会使试样在烧结后残余封闭孔隙,降低复合材料的塑性性能和抗拉强度.当模压压力为500MPa时,可得到相对密度高、组织致密、增强相颗粒分布均匀、拉伸性能良好的复合材料.     

关于陶瓷材料的脆性问题

陶瓷材料众多优点是其他材料所不能比拟的,但是它的致命弱点是它的脆性,陶瓷材料的脆性在很大程度上影响了材料性能的可靠性和一致性,研究陶瓷材料的脆性问题,并提出改善它的有效途径就成为陶瓷材料研究工作者所特别关心的,半个世纪的研究,从陶瓷材料脆性的基础认识研究到有效改善途径的实施,首先是材料中弱界面的建立,诸如纤维补强陶瓷基复合材料、复相陶瓷材料、自增韧陶瓷材料、叠层复合材料、陶瓷材料的晶界应力设计,还有氧化锆增韧陶瓷材料、功能梯度材料、纳米陶瓷材料等都是行之有效的,在此基础上又提出多相材料,同时也研究了多种途径强化与增韧的协同效应。总之,陶瓷材料的脆性问题是可以采用不同的途径在很大程度上使之改善的,但是否可以解决陶瓷材料的脆性问题,尚不能作定论。材料的研究方向向多功能发展,这是材料发展的总趋势。     

Wear properties of NiAl based materials

The NiAl based materials including NiAl-TiC-Al2O3 composite,NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho eutectic alloy and NiAl-Cr(Mo)-CrxSy in situ composite were fabricated and their wear properties were tested at different temperatures.The results revealed that the NiAl-TiC-Al2O3 composite,NiAl-Cr(Mo)-Hf-Ho eutectic alloy and NiAl-Cr(Mo)-CrxSy in situ composite exhibited the excellent wear properties between 700℃ and 900℃.The microstructure observations exhibited that the self-lubricant films formed on the worn surfaces during the dry sliding test at high temperature,which decreased the wear rate and friction coefficient significantly.TEM observation on the self-lubricant film revealed that it was mainly comprised by ceramic amorphous and nanocrystalline.Compared with the NiAl-TiC-Al2O3 composite,the NiAl-Cr(Mo)-CrxSy in situ composite has lower friction coefficient at low temperature.Such phenomena may be ascribed to the addition of sulfide which contributes much to the formation of self-lubricant,and moreover the TiC addition increase the strength of NiAl based material and its wear resistance.     

TiC、TiN、Ti（C、N）粉末制备技术的现状及发展

综述了国内外近年来TiC、TiN、Ti(C、N）粉末的制备技术，分析了这些制备技术的工艺过程和工艺特点，讨论了存在的问题和发展趋势，寻求成本低廉的原材料，利用等离子、微波、激光、电弧等获得高温的新技术，并结合自蔓延合成、机械合金化等手段，低成本规模化制备高质量TiC、TiN、Ti（C、N）超细粉体正成为国内外关注的热点。随着研究深入和制备工艺的改进发展，更简便、经济、有效的制备技术将使TiC、TiN、Ti（C、N）粉末具有更广阔的工业应用前景。