Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的相变行为与力学性能

研究了真空烧结法制备Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料.讨论了ZrO2(2Y)的含量、相对密度对Al2O3陶瓷力学性能的影响,以及相变增韧、显微组织与力学性能的关系.     

低温烧结Al2O3/3Y-TZP复合材料的力学性能

采用可低温烧成的高活性Al2O3以及ZrO2(x(Y2O3)=3%)粉料制备了m(Al2O3)m(3Y-TZP)=8515的复合材料.经成型后的试样在常压、1 350～1 500℃温度下2 h烧成,在1 425℃的相对低温下烧成就可获得相对密度大于0.99的烧结体.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对试样的相组成和显微结构进行分析,研究了相组成和显微结构对Al2O3/3Y-TZP复合材料的力学性能的影响.分析结果表明,在1425℃温度下烧成的复合材料具有了最佳的力学性能,其抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别达到856 MPa,7.4MPa·m1/2和16.4GPa.     

含板状WC晶粒WC-10%Co硬质合金的组织和性能

采用板状WC单晶颗粒作为晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究板状WC晶种的加入对WC-10%Co硬质合金显微组织和性能的影响。研究结果表明:加入板状晶种后,WC-10%Co合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,且晶粒尺寸大于未加晶种的合金晶粒尺寸;少量晶种的加入对WC-10%Co合金密度无影响,而硬度和韧性都有所增加,特别是抗弯强度增加12.8%,断裂韧性提高46.9%。合金中WC晶粒形状的改变是硬度和韧性提高的主要因素。     

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.     

Al2O3对B4C-Al2O3-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...     

玻璃纤维和石墨增强PTFE复合材料的力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数(5%～30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.测试了不同样品的拉伸、冲击和硬度等力学性能,利用扫描电镜对冲击断面形貌进行观察.结果表明:加入玻纤后,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度迅速下降,弹性模量增加,材料呈脆性;材料硬度随玻纤加入量增加而增加,随软质石墨的加入量增加而减小;玻纤改性处理,会提高复合材料硬度;石墨对材料冲击韧性影响较小,少量加入时对拉伸强度影响也较小;质量分数10%的石墨和20%的玻纤填充增强PTFE复合材料的综合力学性能较好.     

Nb对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响 ,分析了其影响机理。结果表明 ,在Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]的Al2 O3 复合材料中掺入Nb元素 ,材料的微观组织形貌得以细化 ,性能有了较大提高。随Nb掺量的增加 ,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小 ,当掺量为 φ =1.5 %时 ,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高 ,分别为 98.13%、5 0 1.0 6MPa和 2 0 .31GPa ,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大 ,当掺量为 φ =2 %时 ,其断裂韧性为5 .2 4MPa·m1/ 2 。     

Nb对Ti/A12O3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/[ψ(Al2O3)=80%]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响,分析了其影响机理.结果表明,在Ti/[ψ(Al2O3)=80%]的Al2O3复合材料中掺入Nb元素,材料的微观组织形貌得以细化,性能有了较大提高.随Nb掺量的增加,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小,当掺量为ψ=1.5%时,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高,分别为98.13%、501.06MPa和20.31 GPa,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大,当掺量为ψ=2%时,其断裂韧性为5.24MPa·m1/2.     

无压烧结CeO2-ZrO2-MoSi2复合材料及其力学性能研究

通过自蔓延技术合成MoSi2粉体,并添加CeO2、ZrO2粉末制备了不同体积分数的CeO2-ZrO2-MoSi2复合材料,采用扫描电镜观察了复合材料的微观形貌.实验研究表明:复合材料在高温烧结后的致密度较高,其力学性能较好,其中以MSZC3的效果最好,其致密度、抗弯强度和断裂韧性分别为96%、268.8MPa和6.28MPa·m1/2.ZrO2颗粒同时实现了室温相变韧化和弥散强化的双重作用,显著提高了复合材料的韧性与强度.     

制备工艺对合成ZrO_(2(f))/NiFe_2O_4复合材料的影响

以NiO和Fe2O3为原料采用固相烧结法合成了NiFe2O4尖晶石,通过向其中添加二氧化锆纤维(ZrO2(f))制备了ZrO2(f)/NiFe2O4复合材料.研究了成型压力、烧结温度及烧结时间对复合材料气孔率和抗弯强度的影响,并利用热重分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对复合材料进行了表征.结果表明:在160 MPa成型压力下,于1 300℃烧结6 h制备的ZrO2(f)/NiFe2O4复合材料气孔率较低,具有较高的抗弯强度;复合材料主要由四方相ZrO2和立方相NiFe2O4尖晶石组成;ZrO2(f)未与基体发生反应,避免了过强的界面结合力.     

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...     

原位合成TiB_2颗粒增韧SiC的显微组织与断裂韧性

在前期对原位生成TiB2增韧SiC制备工艺研究的基础上,研究了TiB2/SiC复合陶瓷的显微组织与力学性能.研究发现:在φ(TiB2)介于5%~20%时,原位生成的TiB2相在SiC基体中的分布都比较均匀;当φ(TiB2)为5%和20%时,TiB2颗粒等面积圆直径平均值分别为2.6和3.9μm;另外,TiB2颗粒能起到明显细化SiC晶粒的作用.随着φ(TiB2)的增加,TiB2/SiC复合材料的相对密度、维氏硬度和断裂韧性均增大.当φ(TiB2)为20%时,复合材料相对密度、维氏硬度和断裂韧性分别为94.8%,29.1 GPa和5.9 MPa.m1/2.经优化工艺制备的TiB2/SiC复合陶瓷...     

Al_2O_3 弥散 Ti(C,N)基金属陶瓷刀具

在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷中，通过加入Ａｌ２Ｏ３弥散颗粒，使材料的硬度和高温性能都得到提高，从而获得更好的切削耐磨性。研究结果表明：Ａｌ２Ｏ３的引入使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的常温强度和韧性有所下降而硬度和高温力学性能得到了改善。切削试验表明：Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３系金属陶瓷比硬质合金、Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ复合陶瓷刀具有更好的切削性能。ＳＥＭ观察表明：在Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３金属陶瓷中，Ａｌ２Ｏ３与Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）有相互抑制晶粒生长的作用，使Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷的晶粒更细化     

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.     

Formation and mechanical properties of Zr-based bulk metallic glass composites with high oxygen levels

Zr-based bulk metallic glass(BMG) composites with in situ formed Y 2 O 3 particle reinforcements were synthesized by proper additions of Y to ultrahigh-oxygen-containing glass-forming alloy precursors.Microstructures,thermal stabilities,and mechanical properties of the composites were investigated.Glass formation was greatly enhanced by Y additions in the alloys and the resultant particles were homogenously distributed in the glassy matrix,allowing for the fabrication of oxide dispersion strengthened BMG composites.The compressive strength and hardness increased by 10% and 20%,respectively,with the introduction of Y 2 O 3 particles.These results are significant for the design and production of Zr-based BMGs and BMG composites with improved properties using commercial high-oxygen content raw materials under industrial conditions.     

SiC晶须补强ZTA（Y）陶瓷基复合材料的研究

本文将高强、高模量的ＳｉＣ晶须引入以Ｙ２Ｏ３稳定的ＺｒＯ２（ｔ）相变增韧Ａｌ２Ｏ３基陶瓷材料［即ＺＴＡ（Ｙ）］中．研究了不同晶须含量对复合材料的抗弯强度和断裂韧性的影响．实验结果表明，ＳｉＣ晶须能明显提高ＺＴＡ（Ｙ）陶瓷基复合材料的强度和韧性，体积含量为２０％的ＳｉＣ晶须的复合材料性能可达：σｂｂ＝８３０ＭＰａ，Ｋｉｃ＝９．８ＭＰａｍ１／２．通过与ＳｉＣｗ／Ａｌ２Ｏ３复合材料系统的比较分析，认为ＳｉＣｗ／ＺＴＡ（Ｙ）复合材料中，由于热膨胀系数差异所产生的基体中的张应力可由诱导ＺｒＯ２（ｔ）的马氏体相变来缓解，其中存在着相变增韧和晶顺补强的双重强韧化机制     

逐步熔融凝固法工艺参数对金属基复合材料性能的影响

采用逐步熔融凝固法制备了ＷＣ－６５Ｍｎ复合材料,用扫描电子显微镜观察试样的微观形貌和组织结构,并用ＩＭＡＧＥ ＴＯＯＬ软件分析不同试样的扫描图像,定量测定增强相ＷＣ颗粒的分布状况,同时测量材料的抗弯强度和硬度。研究证明电源功率和模具下降速率对增强相ＷＣ颗粒的分布状况和力学性能有重要的影响。电源功率应在５．５￣７．５ｋＷ之间,模具下降速度为８￣１０ｍｍ／ｍｉｎ。     

核壳粒子对PBT增韧改性研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)合成了软核硬壳的核壳粒子,再用该核壳粒子改性聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）。研究了核壳粒子合成工艺及添加量对PBT力学性能的影响,并研究了核壳粒子与马来酸酐接枝POE共同改性PBT的力学性能。结果表明,单体MMA和BA质量比为2/3时核壳粒子对PBT有较好的增强增韧效果;引发剂增加有利于减小核壳粒子粒径,有利于提高PBT的强度;核壳粒子与POE-g-MAH有共增韧效果,在基本不影响PBT强度下显著提高冲击性能。