化学气相渗透制备SiC_w/SiC层状结构陶瓷

提出了采用流延法(tape casting,TC)结合化学气相渗透法(chemical vapor infiltration,CVI)制备碳化硅晶须(SiCw)/Si C层状结构陶瓷的方法,分析了TC-CVI方法的特点,研究了制备工艺对层状结构陶瓷力学性能和微观结构的影响,探讨了SiCw/Si C层状结构陶瓷的强韧化机理.结果表明,TC-CVI制备方法一方面能够提高晶须体积分数,减少制备过程中对晶须的损伤并且致密化单层,保持整个制备过程中材料体积无收缩,从而有效地提高材料的强度;另一方面,TC-CVI制备方法能够较好地控制层内(晶须/基体)及层间(单层/单层)界面结合强度,进而提高材料的韧性.SiCw/Si C层状结构陶瓷中晶须含量可达40%(体积分数),其弯曲强度、拉伸强度和断裂韧性分别为315 MPa,158 MPa和8.02 MPa m1/2.层状结构陶瓷材料的单层厚度对材料致密性及层间界面结合强度产生显著影响;晶须表面状态对层内界面结合强度有重要作用.SiCw/Si C层状结构陶瓷充分发挥层状结构与晶须协同增韧作用,层间裂纹偏转,层内裂纹偏转、裂纹桥接和晶须拔出等为主要的增韧机制.     

高能量密度脉冲等离子体制备的氮化钛刀具涂层的微观结构与力学性能

室温下用高能量密度脉冲等离子体在硬质合金刀具上成功淀积了硬度高、耐磨损、膜基结合良好的氮化钛涂层. 俄歇分析表明, 薄膜与基体间界面大于250 nm; 涂层与基体的结合良好, 纳米划痕实验临界载荷达90 mN以上. 纳米压痕实验表明, 氮化钛涂层具有很高的硬度和杨氏模量, 分别达27 GPa 和450 GPa以上. 涂层刀具切削实验表明, 刀具可用于HRC 高达58~62的CrWMn钢切削, 且磨损量较低, 寿命长. 微观结构分析表明, 高能量密度等离子的注入效应、晶粒细化效应等对薄膜硬度、杨氏模量、膜基结合力和抗磨损性能等物理性能的改善起主导作用.     

异彩盛装的陶瓷釉色

<正>釉,也称釉汁、釉药,是附着于陶瓷坯体表面的玻璃质薄层,它与玻璃有着某些类似的物理、化学性质。在古代制瓷工艺中,陶瓷一般以石英、长石、粘土等为原料,经过湿式球磨调成釉浆,用浸、喷、浇等方式,施加于陶瓷坯体表面,再经焙烧而成。陶瓷表面的釉层有很多作用,可以增加陶瓷制品的强度、硬度、耐热性、耐磨性耐腐蚀性,以及降低吸水率和透气性等。当然,最重要的作用是它光润悦目的装饰效     

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.     

国产陶瓷刀車削性能之研究

新型刀具材料的問世,是改进金屬切削加工工艺的重要因素之一。人們依次用炭鋼、高速鋼以致硬質合金作为刀具材料,提高了加工生产率和产品質量,而且也促进了切削机床的发展。但是,高速銅和硬質合金中含有大量的貴重金屬,如鎢、钛、钽、鈷等,而多年来寻求廉价金屬或廉价金屬炭化物来代替上述貴重金屬的研究工作的收效不大。 Al_2O_3質陶瓷是一种非金屬的人造無机材料,其     

陶瓷切削刀具

利用燒結氧化鋁为基础的陶瓷刀具来代替硬質合金刀具,在近几年的国际机械切削工業中,是一件重大創举。苏联在这方面是领先的,1952年即已成功地应用,部分地代替了硬質合金。 燒結剛玉刀片在許多性能上比硬質合金好,特别表現在硬度、高溫硬度及耐磨等性能上。但是它的脆性較大,同时性質比较容易波动。按苏联的經驗,它只适用于精車、半精車,而不适用于毛坯的車削。中国科学院冶金陶瓷研究所进行陶瓷切削刀具的研究已有四五年。几年来,从初步試制成功到性能显著地提高,从質量容易波动到質量稳定,从应用进口原料到滿意地应用含杂質較多的国产氧化鋁原料,其間遭遇并解决了不少难題,确立了国产牌号瓷刀的生     

材料强度的物理基础

强度(靱性、硬度)是固体的基本性质。其中显示着原子间键合的基本规律。同时,在人类历史土,强度是物体首先被利用的在实用上最重要的性质之一。住宅、武器、劳动工具基本上郡是以固体造成的,这些物体或者是从自然界开采来的,或者是将天然物体加工而成。在现代技术中,具有特殊强度的材料的重要性更增加了许多倍。进行某些金属和陶器的高速切削及压力加工时,需要创造超硬合金;涡轮制造,特别是航空发动机的制造,需要能在温度高于1,000℃时经受大负荷的耐热材料。很多技术     

不溶性纯丝素薄膜的制备及其机械性能

天然丝素蛋白由于其良好的生物相容性而成为一种具有良好应用前景的生物材料, 但其实际应用受制于其再生后的水溶性及较差的力学性能. 添加其他高分子材料提高材料力学性能会影响其生物相容性, 通过甲醇处理可以改善其不溶性, 但甲醇的毒性可能会影响其生物应用. 报道一种直接制备不溶性纯丝素薄膜而不需要甲醇处理的方法. 傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)光谱表明, 随浓度的增加, 薄膜中的β折叠构象增加, 当浓度为15%, 干燥温度为60℃时, 材料中的长程 α 螺旋构象基本消失, 薄膜基本不溶于水. 此条件下制备的丝素蛋白薄膜具有优异的湿态机械性能, 最高拉伸强度和断裂伸长率可以达到15.9 MPa和49.4%.     

ZrO_2纳米材料制备及其顺磁特性研究

自1986年Gleiter等关于纳米材料的结构和性能的首次报告以来,国际、国内广泛开展了纳米材料的制备及其性能研究。纳米晶体既不是长程有序,也不是短程有序的,而是具有全新固体结构的材料,因而有与晶体或非晶体完全不同的独特性质。又由于纳米粉末有大的比表面积,高的化学活性,可以在非常低的温度下制备出化学成分均匀、致密的陶瓷体。获得高纯,化学成分均匀、超细、团聚程度小的超微粉是保证氧化锆增韧陶瓷样品具有高强度,韧性及其可靠性的关键。本文报道用柠檬酸盐爆炸分解法制备ZrO_2纳米超微粉,与其它化学方法相比它具有粒子分布均匀,无团聚现象,有F心等特点。并研究其微结构和顺磁     

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     

高电阻率碳化硅陶瓷高效电火花铣削技术研究

采用分组脉冲电源对电阻率为500 Ω·cm的碳化硅陶瓷进行电火花铣削加工, 该方法能够提高加工的稳定性和脉冲利用率, 较大地提高了材料去除率, 最高材料去除率可达72.9 mm³/min. 对高频脉冲宽度、高频脉冲间隔、峰值电压、峰值电流、加工极性、电极转速以及低频脉冲频率等对碳化硅电火花加工工艺效果的影响进行了试验研究与理论分析, 得到了相应的规律关系. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析、能谱分析(EDS)和硬度测试仪等对电火花铣削加工后碳化硅陶瓷工件表面的微观结构特性进行了测试与分析. 结果表明: 采用钢电极电火花铣削加工后碳化硅陶瓷工件表面的晶粒平均尺寸小于加工前表面的晶粒平均尺寸, 加工后表面含有少量的铁元素, 其硬度高于加工前材料的硬度.     

低温热压氮化硅的相变

氮化硅(Si_3N_4)陶瓷以其优异的力学、热学性能跻身于最有发展前途的高温结构材料的行列。但它毕竟属于脆性材料。纤维补强是改善陶瓷脆性的有效途径。经碳纤维补强的氮化硅,其断裂功和断裂韧性均成倍提高。然而热压氮化硅需要加入少量添加剂,一般在1700℃以上才能热压致密。但由于氮化硅与碳纤维在1650℃将发生化学反应而使碳纤维受     

新型木刀比钢刀更锋利

近日,科学家研制出一种木刀,它比不锈钢餐刀的强度还高三倍.如果用这种木材制成木钉,其强度也等于或超过钢钉. 木材的主要成分之一是纤维素,其比强度(强度和密度之比)超过陶瓷、金属和合金等大多数工程材料.木材中纤维素的含量为40％～50％,其他成分包括半纤维素和木质素等,但它们的含量均较低.这些材料的杂合导致纤维素的强度降...     

高温退火处理对TiAlSiN硬质薄膜的微观结构与硬度的影响分析

用弧离子增强反应磁控溅射方法, 在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积出具有较高Al, Si含量的TiAlSiN多元硬质薄膜, 研究了不同温度退火后薄膜的微观结构和硬度变化. 结果表明: 由于沉积速率较高和沉积温度较低, 沉积态的TiAlSiN薄膜主要形成非晶结构; 高温退火后, TiAlSiN薄膜由非晶转变为纳米晶/非晶复合结构; 1000℃以下退火后产生的晶体为AlN及TiN; 1100℃以上退火后晶体为TiN, 其余为非晶结构; 1200℃时薄膜发生氧化, 生成Al2O3, 表明TiAlSiN薄膜具有相当高的抗氧化温度. TiAlSiN薄膜随退火温度升高晶粒尺寸逐渐增大, 高温退火后平均晶粒尺寸小于30 nm. 沉积态TiAlSiN薄膜具有较高的显微硬度(HV_{0.2 N}=3300), 但随退火温度的升高, 硬度逐渐降低, 800℃退火后硬度降低至接近TiN硬度值(HV_{0.2 N}=2300).     

多层高储能密度玻璃陶瓷电容器的串式内电极设计

研究了用于提高电容器储能密度的玻璃-陶瓷电介质材料和电容器内电极结构.经计算表明, 该玻璃体经850℃退火结晶3 h得到的玻璃-陶瓷储能密度可达17 J/cm³, 适合作为制备高储能电容器(HESDCs)所需的电介质材料. 为HESDCs设计了一种多层串式内电极结构, 且每一层电极实际上是经金膜和银浆料电极组合而成. 这种电极结构能够消除由浆料电极烧结中不可避免地引入残余孔隙缺陷的影响, 从而大大提高了电容器的耐击穿强度. 相对传统的单层电极结构, 采用此结构能够将电容器的储能密度提高一个数量级以上. 这种结构的电容器, 如果用最优选择得到的玻璃-陶瓷作为介质材料, 即使考虑了由介电层材料封装成实际电容器的过程会增大电容器总体积从而降低其储能密度的因素, 其储能密度也有望达到7.5 J/cm³.     

当温度达100℃时仍有活性的酶

美国马萨诸塞州技术研究所的研究人员已证实,有一种酶在有机介质中的催化活性随温度升高而上升,温度达到100℃时仍如此。应用生物化学教授A.M.克里班罗夫(Alexander. M. Klibanov)和研究生A.阿克(Alekser.Zaks)两人是营养与食品科学的研究者。他们主要研究猪的胰酯酶在三丁酸甘油脂与各种醇类之间的催化转脂作用反应。他们发现这种酶在三丁酸甘油脂的混合物中当水的含量低于0.015％时仍有活性,在这种介质中这种酶在100℃时的活性是20℃时的5倍。     

W6Mo5Cr4V2高速钢激光相变硬化机理

高速钢的激光热处理,采用熔融处理后,硬度不高,一般仍需后续常规淬、回火处理;而采用相变硬化技术,处理后可获得HV1000以上的超高硬度,从而免除了后续的淬火工艺,并使高速钢的抗咬合性、耐磨性显著提高,但硬化机理尚不清楚。本文用电镜、X射线衍射方法,研究了W6Mo5Cr4V2高速钢激光处理获得超高硬度的机理,以便为生产应用提供理论依据。     

低温极端环境下氮化铝陶瓷断裂行为及第二相的影响

氮化铝陶瓷在低温工程中有着良好的应用前景,但这方面的研究报道甚少.本文对氮化铝陶瓷的低温断裂行为进行了系统研究,以液氮和干冰作为制冷剂,测试低温环境下材料的抗弯强度和断裂韧性.当测试温度从293 K降低到77 K时,氮化铝陶瓷抗弯强度从364.6±29.2MPa增加至415.3±21.7 MPa,断裂韧性从3.98±0.19 MPa m1/2增加到4.59±0.28 MPa m1/2,同时发现穿晶断裂比例从7.3%增加至14.5%.基于实验结果,分析了陶瓷中第二相引起的残余应力对三叉晶界处氮化铝晶粒以及裂纹扩展方式的影响,结果表明,低温下第二相导致氮化铝陶瓷断裂模式发生改变;通过调控第二相在基体中的分布状况可以改善氮化铝陶瓷性能,对于氮化铝陶瓷的低温工程应用具有参考价值.     

探寻南极冰湖下的生命

科学家们在南极发现了一个被冰完全封闭近3000年之久的冰湖.这是地理上地球环境非常极端的湖泊之一,但湖内可能存在着生命. 至今,维达(Vida)湖仍被认为是位于南极洲麦克默多·德赖(McMurdo Dry)峡谷内众多完全封冻的湖泊之一.但当美国伊利诺斯大学的多兰(Peter Doran)及其同事们用雷达探测该湖时,却发现湖中心仍是液态:当湖面自上而下,其边沿自外向内逐渐结冰时,被包裹在内的湖水的含盐临也逐渐增多,现在湖水的含盐度为海洋含盐度的7倍,因此在冰层下19 m、温度为—10℃的水仍保持着液态.