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.     

Effects of metal binder on the microstructure and mechanical properties of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-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 Al₂O₃ and (W,Ti)C were detected by XRD. Compound MoNi 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.     

SiC_W—ZTA陶瓷基复合材料增韧、增强机理的分析

采用国产SiC晶须(SiC_W)制备SiC_W-ZTA陶瓷基复合材料,研究了SiC晶须含量对复合材料的抗弯强度及断裂韧性的影响;并分析了晶须增韧和ZrO_2相变增韧两种机制协同作用的条件。     

Microstructure and mechanical properties of Nb–Mo–ZrB2 composites prepared by hot-pressing sintering

Nb–Mo–ZrB₂ composites (V(Nb)/V(Mo)=1) with 15vol% or 30vol% of ZrB₂ were fabricated by hot-pressing sintering at 2000℃. The phases, microstructure, and mechanical properties were then investigated. The composites contain Nb-Mo solid solution (denoted as (Nb, Mo)ss hereafter), ZrB, MoB, and NbB phases. Compressive strength test results suggest that the strength of Nb–Mo–ZrB₂ composites increases with increasing ZrB₂ content; Nb–Mo–30vol%ZrB₂ had the highest compressive strength (1905.1 MPa). The improvement in the compressive strength of the Nb–Mo–ZrB₂ composites is mainly attributed to the secondary phase strengthening of the stiffer ZrB phase, solid-solution strengthening of the (Nb, Mo)ss matrix as well as fine-grain strengthening. The fracture toughness decreases with increasing ZrB₂ content. Finally, the fracture modes of the Nb–Mo–ZrB₂ composites are also discussed in detail.     

添加BN对TiB_2-Al复合材料显微组织与力学性能的影响

对金属浸渗法制备的TiB2-Al复合材料进行物相、显微组织以及力学性能方面的检测,研究了添加BN对于TiB2-Al复合材料力学性能与显微组织的影响.物相分析发现,添加的BN与金属Al进行了界面反应生成了AlN;显微组织分析发现,AlN产生于TiB2与Al界面;力学检测发现,随着BN添加量的增加,抗折强度逐渐下降,断裂韧性先增加再下降,硬度逐渐增加.浸入预制体中Al的量是影响材料断裂韧性的主要原因;当BN的添加量为10%时,TiB2-Al显现出较好的力学性能,抗折强度、断裂韧性和硬度(HRC)分别为538.48 MPa,7.14MPa.m1/2和21.2.     

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...     

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...     

CuO/Al反应自生复合材料的机械性能研究

采用液态搅拌法制备了反应自生 Al2 O3增强金属基复合材料并研究了它的机械性能 .采用 X衍射和扫描电镜分析了相组成和断口形貌 .与基体合金比较 ,复合材料的强硬性得到较大提高 ,其中 10 % Cu O复合材料的抗拉强度提高了 5 2 .3% ,硬度提高近一倍 .复合材料中的拉伸断裂特征为韧性断裂 ,铸造缺陷渣气孔是主要的裂纹源     

Si3N4-Ti(C0.12N0.88)复合材料的制备与性能

在Si3N4基体中添加第二相粒子Ti(C0.12N0.88），研究Ti(C0.12N0.88）添加量对Si3N4-Ti(C0.12N0.88）复合材料性能的影响。结果表明，在Si3N4-Ti(C0.12N0.88）复合材料中，Ti(C0.12N0.88）在Si3N4基体中能够稳定存在，并能起到增韧初强的作用，添加适量的Ti(C0.12N0.88），Si3N4-Ti(C0.12N0.88）复合材料的抗弯强度和断裂韧性都有不同程度的提高。     

Ti3SiC2/TiC复合材料的制备及力学性能研究

弓网系统中,各种类型的受电弓滑板承担着传输电能的重要功能,其严酷的工作条件对受电弓滑板材料的性能提出了非常苛刻的要求。目前最主要的受电弓滑板有：粉末冶金滑板,纯碳滑板和浸金属碳滑板。其中碳滑板材料性能较好但价格昂贵,粉末冶金滑板材料价格便宜,但性能明显逊于前者。Ti3SiC2/TiC是一种兼具陶瓷与金属性质的新型材料,与碳滑板材料相比,其电阻率低,且具有良好的抗氧化性和自润滑减摩性,因此Ti3SiC2/TiC将可能成为一种工艺简单、成本更低、而性能则更高的新型受电弓滑板材料。本研究以Si、Ti和C为原料,利用熔渗反应烧结技术制备出Ti3SiC2/TiC复合材料,研究结果表明,制备样品的弯曲强度与硬度分别达到 423MPa~564MPa 和169~249HB。同时,本文对Ti3SiC2/TiC复合材料的断裂机理进行了研究。     

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     

冷却工艺对低碳Ti微合金化热轧超高强钢组织性能的影响

对实验钢采用低碳高Ti微合金化的成分设计,进行了控轧控冷实验,通过控制不同的冷速和卷取温度,研究了过冷度和原子扩散速率对钢组织演变及(Ti,Mo)C粒子的析出行为的影响.研究结果表明,冷速为30℃/s,卷取温度为420℃时,实验钢屈服强度大于690MPa,抗拉强度为820MPa,断后伸长率达18%,并具有良好的低温冲击韧性.显微组织性能研究表明,多边形铁素体、针状铁素体、细小M/A岛及弥散的(Ti,Mo)C析出粒子的混合组织可实现强度和韧性的良好匹配.     

高硼多组分铸铁的组织及相元素分布

这种新提出的新型铸铁的化学成分为在0.7C–5W–5Mo–5V–10Cr–2.5Ti (wt%)中分别添加1.6wt% B和2.7wt% B。这项工作的目的是研究硼的含量对合金的结构状态和阶段元素分布对耐磨结构成分的形成影响。结果表明,当B含量为1.6wt%时,合金由三种共晶组成:(a) “M₂(C,B)₅+铁素体”具有“汉字”形貌 (89.8vol%), (b) “M₇(CB)₃+奥氏体”具有“莲座”形貌,(c) “M₃C+奥氏体”具有“莱氏体”形貌 (2.7vol%)。当硼含量为2.7wt%时,基体硬度由HRC 31提高到HRC 38.5。组织中出现了平均显微硬度为HV 2797的初生碳化物M₂(C,B)₅,体积分数为17.6vol%。共晶体(a)和(b,c)的体积分数分别降低到71.2vol%和3.9vol%。基体为“铁素体/奥氏体” (1.6wt% B) 和“铁素体/珠光体”(2.7wt% B),两种铸铁均含有致密析出碳化物(Ti,M)C和碳硼化物(Ti,M)(C,В),体积分数为7.3%–7.5%。基于能量色散X射线能谱,给出了元素相的分布和相应的相公式。     

化学镀碳纤维增强钛酸铝莫来石基复合材料

通过化学镀方法,在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu+Ni镀层,以这种表面改性碳纤维与钛酸铝 莫来石陶瓷复合,制备表面改性碳纤维增强钛酸铝 莫来石基复合材料,研究不同质量分数的碳纤维对复合材料抗弯强度、断裂韧性、尺寸变化率和孔隙率等的影响规律·结果表明,碳纤维可以显著地提高材料的性能,表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能,尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好,其抗弯强度可达基体抗弯强度的2 8倍,断裂韧性可达基体断裂韧性的2 74倍,增强后的复合材料的尺寸变化率和孔隙率变化不大·     

Ti对Al2O3／Ni复合材料相界面润湿及力学性能的影响

以无压烧结方式制备了Ａｌ２Ｏ３／２０％Ｎｉ（Ｔｉ）（体积分数）复合材料．通过分析Ｔｉ元素的分布状态，研究了Ｔｉ添加剂对Ａｌ２Ｏ３／２０％Ｎｉ复合材料相界面润湿及力学性能的影响规律．结果表明，Ｔｉ元素集中分布在Ａｌ２Ｏ３／Ｎｉ相界面附近，并通过促进相界面润湿，强化相界面结合而显著改善复合材料的力学性能．实验成分范围内，随Ｔｉ含量增加，三点弯曲强度提高，而断裂韧性在３％Ｔｉ（质量百分数）时具有最大值，为６．２ＭＰａｍ１２．断口形貌分析表明，复合材料的增韧机理为桥接机理     

Al_2O_3/W层状复合材料的制备

采用流态成型－离心注浆成型、热压烧结成功地制备了Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料,研究了Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层的厚度对层状复合材料力学性能的影响．结果表明,Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层状复合材料的抗弯强度和断裂韧性不仅与Ａｌ２Ｏ３层、金属Ｗ层的厚度有关,而且与Ａｌ２Ｏ３／Ｗ层厚比有关．     

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.m1/2     

Li4Ti5O12/石墨负极材料的湿法制备与电化学表征

以无水乙醇为溶剂,醋酸锂、钛酸丁酯和石墨为原料,采用湿法制备了Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料.采用X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜和电化学测试等对合成产物进行了表征.结果表明：600 ℃氩气气氛中煅烧6 h可制得碳质量分数5%左右的Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料,其可逆容量达到167.1 mAh·g^-1;经80次循环后,0.1C放电时,容量保持率为99.0%,2.0 C放电时容量保持率达到105.1%.与纯Li₄Ti₅O₁₂相比,Li₄Ti₅O₁₂/石墨复合材料具有更好的循环性能和倍率性能,是一种优良的锂离子电池负极材料.     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS（BaOAl2O32SiO2)玻璃陶瓷基复合材料（SiCpl-BAS)，并对其组织结构与力学性能进行了研究，结果表明，当碳化硅片晶体积分数达到0．30时，SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100．3MPa和1．49MPa.m^1/2，提高到181．0MPa和3．20MPa.m^1／2，主要的增强增韧机理为裂纹的偏转,分岔和片晶的拔出。     

热压烧结C-SiC-B_4C复合材料组织与性能(Ⅰ)

以Cfg,SiC,B4C,TiO2为原料,热压工艺为1750~1 900℃×30 min,25 MPa,制备了C-SiC-B4C复合材料,并研究了材料的组织与性能.结果表明随热压温度升高,复合材料的体积密度、抗折强度、断裂韧性均升高;相同热压温度下随Cfg含量增加,其抗折强度降低、断裂韧性升高.在1 900℃热压,原料质量配比(质量分数,%)为Cfg20,SiC 61.7,B4C 12.3和TiO26时,复合材料的综合力学性能最佳,抗折强度为142.5MPa,断裂韧性为4.8 MPa.m21.复合材料的主晶相为层状结构的Cfg,在Cfg层间为SiC,B4C和原位生成的TiB2颗粒.复合材料的增...