面向空心涡轮叶片的氧化铝基陶瓷铸型高温强化制造

针对航空空心叶片氧化铝基陶瓷铸型高温性能较差的问题,研究了不同浸渍材料对氧化铝基陶瓷铸型高温性能的影响规律。结果表明:未经强化处理的陶瓷铸型力学性能较差,高温(1 500℃)强度不足0.5MPa,室温(20℃)强度不足10MPa。经硅溶胶、硅酸乙酯水解液、YCl3溶液以及MgCl2溶液4种不同浸渍液强化处理后陶瓷铸型力学性能有不同程度的提高,其中YCl3溶液以及MgCl2溶液强化效果不理想,陶瓷铸型力学性能没有明显改善,且MgCl2溶液浸渍强化后陶瓷铸型存在较大的体积膨胀,不能满足使用要求;硅溶胶、硅酸乙酯水解液浸渍强化可显著改善陶瓷铸型的高温性能,硅溶胶强化处理后,陶瓷铸型1 500℃高温强度可达10MPa左右,满足空心涡轮叶片定向凝固过程中对铸型高温强度的要求。通过复合浸渍的方法制造了一体化陶瓷铸型并成功浇铸了空心涡轮叶片。     

钇铝石榴石对氧化铝基陶瓷型芯高温性能的影响

开发了一种钇溶胶为强化剂、通过真空压力浸渍强化处理改善氧化铝基陶瓷型芯高温性能的新工艺.研究了浸渍工艺对陶瓷型芯高温性能的影响,利用x射线衍射和SEM分析了陶瓷型芯相组成及其断口形貌.实验结果表明高温性能随着浸渍次数的增加而得到明显地改善.三次浸渍强化后,高温挠度从7.38 mm降低至0.72 mm,高温抗弯强度(15...     

涂层对3D SiO2/Si3N4复合材料力学性能的影响

采用有机先驱体真空浸渍裂解法制备了三向石英纤维编织体/涂层/氮化硅复合材料.采用SEM、电子拉伸试验等测试手段研究了涂层对3D SiO2/Si3N4复合材料力学性能的影响.结果表明:保护涂层可明显改善纤维与氮化硅的界面结合性能,使复合材料的拉伸强度、断裂韧性得到显著提高,拉伸强度从无保护涂层的5.1 MPa提高到有涂层的120 MPa;裂纹扩展和断口分析表明,复合材料的强韧化机理为纤维的拔出、脱粘和诱导裂纹偏转.     

氮化硅高温透波材料的研究现状和展望

从氮化硅的晶体结构出发,介绍了氮化硅陶瓷优良的性能,综述了近年来氮化硅透波纤维和氮化硅基透波复合材料的研究进展,并对现有氮化硅高温透波材料体系存在的问题及其未来的发展趋势作了展望.     

透波氮化硅纤维的综合性能评价表征研究

系统研究了氮化硅纤维的基本物理性能、力学性能和介电性能,并且探究了各性能的测试方法。结果表明,氮化硅纤维在1 500℃的高温强度保留率达到50%以上,介电常数为6.0左右,说明氮化硅纤维可以作为透波材料在苛刻的高温环境下长时使用。     

热处理及浆料对Nextel 720纤维强度及其分布的影响

采用两参数Weibull分布,对Nextel 720纤维强度及其分布进行了研究,并采用Kolmogorov非参数检验对其分布进行了检验.采用液相浸渍(硅溶胶、石英浆料和氮化硅浆料)对Nextel 720纤维进行处理,研究其对Nextel 720纤维强度的影响.结果表明,可用两参数Weibull分布表征纤维束强度分布.热处理使纤维强度急剧下降,且强度分散性变大.上浆后800℃处理,纤维束强度较高,Weibull模数高于原始纤维束;1000℃处理后,温度对纤维束的损伤严重,强度较低,但比不上浆相同温度处理纤维束强度高,分散性小.     

沥青及织物结构对C/C复合材料致密化的影响

选取四种不同软化点的浸渍剂沥青和四种不同结构织物，采用低压浸渍-常压碳化的致密化工艺，制备C／C复合材料。结果表明：浸渍剂种类和织物结构对致密化效果都有影响，并指明造成传统工艺致密化效率低下的主要原因是碳化时沥青的流淌。     

熔融沉积成型制备致密氮化硅陶瓷

创新地采用基于螺杆挤出和颗粒喂料的熔融沉积模型制备了致密氮化硅陶瓷。研究了喂料的打印性能、脱脂工艺,以及典型的打印缺陷的存在形式。结果表明,氮化硅颗粒喂料具有优异的打印性能,适合打印无支撑的小倾角、薄壁和复杂曲面的部件。本文研究开发的有机黏结剂体系结合溶剂+热两步脱脂工艺在厚截面部件制备中有突出优势,可以实现9 mm厚度的坯体安全脱脂。研究发现FDM的典型工艺缺陷有层间裂隙和路径间孔隙两种。结合气压烧结,制备了抗弯强度(774.5±70) MPa、密度3.25 g/cm³的致密氮化硅陶瓷,并成功制备了形状复杂和维形良好的氮化硅陶瓷零件。     

航空发动机用M210石墨材料耐湿热老化性能研究

为适应海洋环境高温、高湿的气候条件,对航空发动机用高性能抗氧化石墨材料M210,选取不浸渍不浸油、浸渍不浸油、浸渍后浸油3种不同处理方式的试样进行湿热老化试验,对比研究湿热环境对不同处理方式的M210石墨材料在外观形貌、抗压强度和抗折强度等方面的影响.研究表明：M210石墨材料表现出良好的抗湿热老化性能,浸渍处理可以增强M210石墨材料在湿热环境下的抗压强度,且不受浸油的影响.3种处理方式的试样在湿热环境下均表现出优异的抗折性能.     

浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷结构和性能的影响

以琼脂糖作为凝胶物质,采用凝胶注模工艺制备了多孔氮化硅陶瓷,通过改变浆料的固相含量,制备了不同性能的多孔氮化硅陶瓷.结果表明,随着浆料的固相含量从35vol％增加到45vol％,材料的气孔率从57.6％减小至40.8％,弯曲强度从96 MPa增加到178 MPa;大量的长棒状β-Si3N4晶粒从孔壁上生长出来,将气孔填充,其生长方式为溶解-沉淀-析出与气-液-固两种生长机制协同作用的结果.长棒状的氮化硅晶须和恰当的界面结合强度是多孔氮化硅陶瓷具有较高强度的主要原因.     

添加剂对反应烧结氮化硅显微结构及性能影响

 本文较系统研究了添加剂si_3N_4、石墨及La_2O_3对反应烧结氮化硅的显微结构和性能影响。探索这些添加剂的作用规律及合适的添加量;探讨了烧结体密度,相组成与强度之间的关系。     

多孔Si3 N4 表面Al-Y-Si-O-N 陶瓷涂层的制备和表征

采用溶胶-凝胶法,利用Al2O3-Y2O3-SiO2溶胶中氧化物与基体中的Si3N4颗粒反应制备一层致密A1-Y-Si-O-N陶瓷涂层.主要研究了烧结温度对陶瓷涂层的组织和性能的影响,利用XRD和EDS分析涂层的相组成和微区元素组成,通过SEM观察涂层的微观形貌.结果显示:在1 400℃烧结时,能够制备出较为致密的陶瓷涂层,涂层由β -siMon,Si2ON,SiO2和非晶相组成;与基体相比,试样的吸水率下降了32.8％～90％,强度提高了2.1％～25.9％.     

三维打印结合化学气相渗透制备Si3N4-SiC复相陶瓷

采用三维打印(3DP)技术成型Si3N4多孔陶瓷并结合化学气相渗透(CVI)SiC制备了Si3N4-SiC复相陶瓷。研究了烧结工艺对3DPSi3N4陶瓷线收缩率和孔隙率的影响。结果表明,3DPSi3N4坯体经热解除碳后再烧结,可以获得较小的线收缩率(<6%)及较大的气孔率(77.5%)。对其进行CVISiC近尺寸强化,研究了Si3N4-SiC复相陶瓷的抗弯强度随SiC体积分数的变化规律。     

高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

Y-La-Si3N4陶瓷的显微结构分析

通过采用溶液法引入烧结助剂Y2O3、La2O3的工艺，研究了热压自韧Si3N4陶瓷的显微结构特征，着重分析了烧结助剂合量及配比对材料显微结构的影响以及材料的显微组织和力学性能的关系。结果发现，自韧Si3N4陶瓷中β-Si3N4柱状晶的双峰分布特征以及显微组织的均匀性对材料的力学性能起着决定性作用。     

快速凝固高温Al—Fe—Mo—Si—Zr—Ti合金强化相相变过程及机制的研究

用Ｘ－ｒａｙ衍射、ＴＥＭ及ＦＤＸ详细研究了快速凝固高温Ａｌ－Ｆｅ－Ｍｏ－Ｓｉ－Ｚｒ－Ｔｉ合金强化相相变过程及其机制。     

Sc和Zr复合微合金化在Al—Mg合金中的存在形式与作用

研究了微量Sc和Zr复合合金化对Al Mg合金显微组织与拉伸性能的影响。结果表明 :Sc和Zr复合微合金化可显著提高Al Mg合金的强度。Al Mg Sc Zr合金凝固过程中形成的初生Al3 (Sc ,Zr)复合粒子具有极强的晶粒细化作用 ,次生Al3 (Sc,Zr)质点与Al Mg Sc合金中次生Al3 Sc质点相比析出密度大大增加、分布更加均匀弥散、抑制再结晶的能力更为强烈。Sc和Zr复合微合金化大大促进了微量Sc在Al Mg合金中的强化作用。由于Zr的价格比Sc便宜很多 ,采用Sc和Zr复合微合金化可减少铝合金中Sc的加入量 ,从而降低合金的成本。     

拉伸塑性对TC11 500℃低循环应变疲劳的影响

 测定了TC11合金经不同制度热处理后试样的500℃低循环应变疲劳的△ε_t～N_f曲线,在不同的△ε_t值条件下,拟合出N_f与φ、δ_5之间的经验关系式。结果指出:强度相近时,合金的塑性越低,其500℃时的N_f越低;虽然魏氏组织500℃的N_f一般低于等轴组织,但若魏氏组织中的片状α或束域比较细小时,其500℃N_f值可明显提高,并与等轴组织的差别缩小。     

陶瓷高温活性钎焊研究综述

就陶瓷高温活性钎料研制的一些基本原则和要求进行了分析和讨论，以Al2O3、Si3N4这两种典型陶瓷为研究对象，对其钎焊时的界面反应、润湿性能、接头强度等作了综述，并给出了相应高温活性钎料的成分配比、钎焊工艺、接头强度等参数，以供实际钎焊时参考。     

Al-Li-Mg-Si合金时效行为及力学性能的研究

研究了加入1. ７％ Ｌｉ对Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金的时效析出行为及拉伸性能的影响,用Ｌｉ－ｖ 模型阐述了Ｌｉ使Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金时效下行为发生转变的机制：Ｌｉ与空位优先结合,抑制了位错环的形成及Ｓｉ, Ｍｇ 原子的扩散和聚集,从而推迟和限制了Ｇ．Ｐ．区的形成,因此, Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金中δ'相是主要强化相,Ｍｇ２Ｓｉ相只有经长时间的人工时效才能在基体中均匀析出。探讨了形变时效对Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金组织和性能的影响,结果表明,时效前的预变形显著提高了Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金的时效硬化速率和峰值强度,同样变形６０％ 的Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金与不含Ｌｉ的合金相比,具有相近的强度和延伸率,但前者具有较低的密度和较高的弹性模量,因此,Ａｌ－Ｌｉ－Ｍｇ－Ｓｉ合金表现出良好的应用前景。