Al_2O_3-ZrO_2-MgAl_2O_4三元纳米复相陶瓷的微观组织和力学性能

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2-MgAl2O4纳米复合粉体.利用真空热压烧结技术制备了Al2O3-30mol%ZrO2-30mol%MgAl2O4(AZ30S30)三元纳米复相陶瓷.微观组织研究表明:所得纳米复相陶瓷是一种典型的"晶间/晶内"复合型纳米结构,基体氧化铝和第二相均为等轴状,氧化铝晶间散布着氧化锆和尖晶石第二相晶粒,同时有大量的球形氧化锆小颗粒分散在基体氧化铝晶粒内.对不同晶粒尺度复相陶瓷的断裂韧性测试及纳米压痕实验表明:微米级复相陶瓷的最大硬度为22GPa,而纳米复相陶瓷具有更好的力学性能,其硬度随着晶粒尺寸的减小而增加,最大可达35GPa.微米级复相陶瓷的断裂韧性为8.9MPa·m1/2,而纳米复相陶瓷的断裂韧性为10.04MPa·m1/2,其增韧机理主要为ZrO2相变复合增韧、"内晶"型纳米颗粒韧化以及细晶韧化.     

快速凝固Al88Ce2Ni7Fe3非晶铝合金初生型晶化的研究

用X光衍射和透射电镜研究证实快速凝固Al88sCe2Ni7Fe3非晶铝合金晶化过程中的初期阶段为初生型晶化。初生相α－Al的结晶体积分数和纳米晶体尺寸随退火温度的升高表现出非同步增长行为：前者逐渐增加而后者变化不明显。不同退火态样品的小角X光散射结果表明，非晶基体中不断析出的纳米晶α－Al粒子，由开始的低温稀疏分布转向高温密集分布。根据实验结果，分析和讨论初生相α－Al的体积分数、晶粒数目、粒子尺寸及粒子分布在初生型晶化过程中的变化规律，为纳米晶α－Al粒子强化非晶基体提供了清晰的物理图像。     

Al2O3/ZrO2(n)微纳米复合陶瓷超声振动精密磨削表面微观特征试验研究

 基于Al₂O₃/ZrO₂（n）微纳米复合陶瓷的“晶内型”微观结构，应用原子力显微镜(AFM)重点分析了微 纳米复合陶瓷二维超声振动磨削表面微观形貌。结合磨削表面X射线衍射定性分析与定量计算，研究了“晶内型”微纳米复合陶瓷材料超精密振动磨削表面变质层结构。X射线衍射分析表明：二维振动磨削和普通磨削表面均以α-Al₂O₃和四方相ZrO₂为主，存在少量单斜相ZrO₂，磨削表面无非晶相产生；磨削表层和基体之间的过渡层的X射线衍射峰具有半峰宽化现象。AFM分析结果表明：细粒度金刚石砂轮普通磨削和振动磨削表面均无微裂纹和断裂破碎，磨削表面粗糙度是由不同幅值的多种波形叠加的结果；AFM轮廓特征分析表明：二维超声振动磨削表面峰谷较均匀，磨削表面均匀一致性优于普通磨削表面；材料晶化过程中产生的固有缺陷是限制硬脆材料近纳米表面形成的重要因素。     

快速凝固Al-Ni-Cu-Nd金属玻璃的晶化行为及Al基纳米晶／非晶复合材料的结构特征研究

采用熔体旋甩法制备了快速凝固Al87Ni7Cu3Nd3金属玻璃薄带,并以连续加热和等温加热两种模式对非晶态薄带进行退火处理。采用差示扫描量热分析、X 射线衍射分析和高分辨率电镜分析等手段研究了非晶态薄带的晶化过程,对非晶态和退火态薄带的微观结构进行了细致检测,研究重点放在形成α Al纳米晶体颗粒的初始晶化行为,以便了解Al基纳米晶/非晶复合材料的结构特征。结果表明,快速凝固Al87Ni7Cu3Nd3合金薄带为单一的非晶态结构。非晶态薄带的晶化过程包括两个主要转变:α Al晶体从非晶基体中析出的初始晶化以及有Al3Ni,Al11Nd3和Al8Cu3Nd形成的第二次晶化过程。初始晶化的速率控制过程可能是铝自扩散,而第二次晶化过程则受控于溶质原子Ni,Nd和Cu的扩散。90～160℃等温退火薄带由α Al晶体相加残余非晶相的两相组织构成,随着等温温度的提高,初始晶化过程速率增大,而随着退火时间的延长,α Al晶体相的相对含量增大。110℃等温热暴露130min退火薄带的显微组织可以描述为,在非晶基体上均匀弥散分布着体积分数约20%的α Al晶体纳米(10nm)颗粒。     

放电等离子烧结Al2O3-ZrO2纳米复相陶瓷及其力学性能

采用醇 水溶液加热法制备两相分散良好的纳米复合粉体,通过放电等离子超快速烧结制备Al2O3 ZrO2纳米复相陶瓷。研究了纳米第二相ZrO2对复相陶瓷致密化、烧结行为、力学性能以及微观结构的影响。从烧结激活能的观点解释了纳米第二相阻止基体Al2O3致密化的原因。放电等离子烧结得到了典型的晶间/晶内混合型纳米陶瓷,其弯曲强度高达1070MPa,断裂韧性达10.42MPa·m1/2。微观组织分析表明其中大量的内晶纳米颗粒阻止位错运动,使得基体氧化铝晶粒内形成复杂的位错组态,其主要特点为穿晶断裂和多重界面。     

Al2O3陶瓷蠕动进给超声磨削特性试验研究

在改装成的超声磨削机床上进行了陶瓷超声磨削与普通磨削的对比试验,以揭示蠕动进给超声磨削加工的磨削特性及其材料去除机理。结果表明:当超声振动方向与磨削进给方向相同时,超声振动所引起的抛磨作用非常显著,超声磨削的表面粗糙度比机械磨削的低;Al2O3陶瓷在一般条件下超声磨削的去除方式仍属于脆性断裂,以晶粒粉碎、穿晶断裂为主,但伴随有沿晶断裂、弹性划擦、塑性流动等现象。     

熔铝氧化渗透合成SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料的微观结构分析

以低成本的熔铝氧化渗透合成新方法制备了SiCp/Al2 O3 Al复合材料。借助X光电子谱 (XPS)、光学金相显微镜、透射电镜 (TEM)、X射线衍射 (XRD)等手段研究了该种复合材料的微观结构 ,并分析了影响微观结构的主要因素及其影响规律。结果表明 ,Al2 O3 和Al作为复合材料基体呈双连续分布 ,它们各自的含量可在较大范围内受SiC颗粒的粒度所控制。在熔铝氧化渗透合成的SiCp/Al2 O3 Al复合材料中 ,各组成相之间无界面反应 ,也无晶间相 ,Al2 O3 在SiC颗粒表面二次形核并直接生长的现象普遍存在 ,并由此形成了具有良好物理冶金结合的Al2 O3 SiC一体化陶瓷骨架     

Ce-TZP/Al2O3复相陶瓷组织与力学性能的试验研究

以自制的高纯超细Ce-TZP/Al2O3复合粉为原料,采用无压和热压两种烧结工艺制备CeTZP/Al2O3复相陶瓷,分析了两种烧结工艺对材料的组织与性能的影响,并采用X射线衍射法对样品的烧结表面和断口进行物相分析,探讨样品在外加应力作用下产生的应力诱导t-ZrO2→m-ZrO2相变增韧效应.     

熔铝氧化渗透合成SiCp/Al2O3-Al复合材料的微观结构分析

以低成本的熔铝氧化渗透合成新方法制备了SiCp/Al2O3-Al复合材料.借助X光电子谱(XPS)、光学金相显微镜、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段研究了该种复合材料的微观结构,并分析了影响微观结构的主要因素及其影响规律.结果表明,Al2O3和Al作为复合材料基体呈双连续分布,它们各自的含量可在较大范围内受SiC颗粒的粒度所控制.在熔铝氧化渗透合成的SiCp/Al2O3-Al复合材料中,各组成相之间无界面反应,也无晶间相,Al2O3在SiC颗粒表面二次形核并直接生长的现象普遍存在,并由此形成了具有良好物理冶金结合的Al2O3-SiC一体化陶瓷骨架.     

碳化锆液相陶瓷前驱体的制备及陶瓷化

以聚锆氧烷PNZ 为锆源、炔丙基酚醛PN 为碳源制备了一种ZrC 液相陶瓷前驱体PNZ-PN,该前
驱体经1 600℃热解能够转化为高度结晶的ZrC 陶瓷。通过FT-IR、DSC、TGA 对前驱体的固化过程及固化样
的热失重行为进行了分析;通过XRD、元素分析和SEM 对热解产物的晶相组成及微观形貌进行了分析。结果
表明:1 200℃以下,热解产物主要是ZrO2,1 400℃时开始发生碳热还原反应出现结晶度较小的ZrC,经1 600℃
热解后可完全转化为ZrC;PN 的加入量会影响热解过程中陶瓷样品的ZrO2 晶相及1 600℃热解产物的碳含量,
通过调整PN 的加入量最终可得到自由碳含量1. 66%、近似纯相的ZrC 陶瓷;得到的陶瓷粒子Zr、C 元素分布
均匀、粒径主要分布为100 ~200 nm。     

锂锌铝硅系微晶玻璃的显微结构及性能

采用DTA、XRD、SEM等分析了锂锌铝硅(LZAS)系微晶玻璃的析晶及热学和力学性能.结果表明:610℃时析出晶体γ_Ⅱ-LZS,为0.2μm的树枝状;650℃时出现直径为0.5μm的球状方石英晶粒,随后晶粒消失;720℃之后开始析出蜂窝状网络结构β-石英固溶体,并且γ_Ⅱ-LZS逐渐转化为γ_0-LZS晶体;8500C时β-石英固溶体转变为均匀的颗粒状β-锂辉石固溶体,直径为1 μm.试样的线胀系数随晶化温度先增大再减小后趋于平稳,而试样的弯曲强度先减小再增大后趋于平稳,其变化规律依赖于晶化过程中产生的晶相的种类以及含量.     

Ti合金与SiC_p/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性

采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp／Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件（圆柱体）,研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp／Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp／Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。     

聚丙烯/纳米SiO_2复合材料的结晶行为研究

纳米SiO2经过超声波分散后,用硅烷偶联剂和分散剂A组成的复合偶联剂体系进行表面处理,通过熔融共混法与聚丙烯混合制得聚丙烯/纳米SiO2复合材料.通过DSC分析,研究纳米SiO2对聚丙烯结晶行为的影响.研究发现,纳米SiO2在聚丙烯中起到异相成核的作用,使聚丙烯的结晶温度提高,结晶速率增大,微晶尺寸分布减小.非等温结晶动力学研究表明,不同降温速率下的成核机理基本不变.降温速率越快,单位结晶时间达到的相对结晶度越高.     

含稀土TiCx增强钛基激光熔覆层组织与耐磨性

采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面成功制备了含稀土CeO₂的碳化钛增强钛基激光熔覆层。运用渗透探伤、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、电子探针、显微硬度计、摩擦磨损试验机等分析和测试方法研究了碳化钛增强钛基激光熔覆层的成形质量、微观组织、元素分布、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,涂层内无裂纹缺陷,仅在层间过渡区分布有少量气孔（孔隙率为1.65%）。涂层中物相主要包括富Ti、Cr元素的β固溶体（CrTi₄）、缺位型碳化钛（TiC_x）和稀土氧化物（CeO₂）。熔覆层各微区的碳化钛形貌存在显著差异,熔覆层顶部和中部区域呈发达树枝晶状和针状,而结合区由针状和小尺寸不发达枝晶组成。碳化钛枝晶中碳元素分布不均匀,一次枝晶含碳量高于二次枝晶。基体相中Ni和Cr元素呈现明显偏析,而Al和V元素分布相对均匀。此外,稀土氧化物CeO₂主要分布于TiC_x与CrTi₄相界以及CrTi₄晶粒边界处。与基材相比,尽管TiC_x增强钛基复合涂层具有较高的摩擦系数,但其耐磨性显著增加（提高近52%）。熔覆层和基材磨损机制均为黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损模式,但熔覆层的磨损程度较轻。     

接枝PP对GMT—PP复合材料弯曲性能的影响

研究了不同界面状态对ＧＭＴ－ＰＰ复合材料弯曲强度及模量、短梁剪切强度等力学性能的影响。     

铸造凝固冷速对原位自生（TiW）C／Fe复合材料组织的影响

研究了不同的铸造凝固冷速对原位自生10vol%(TiW)C/Fe复合材料显微组织的影响。结果表明,在原位合成的10vol%(TiW)C/Fe复合材料中,(TiW)C相是唯一的第二相,均匀、弥散分布于基体中,其形态基本上呈块状,条状较少。在块状(TiW)C相中,Ti和W元素的分布是不均匀的,芯部富Ti,边缘富W。当冷速较快时,形成的第二相颗粒趋于等轴状,条状共晶组织消失,有利于基体耐磨性的提高;当冷速较慢时,第二相颗粒数量多,尺寸小,且随冷速的降低在该复合材料中形成了大量的共晶组织。适当提高冷却速度,有利于获得较理想的复合材料显微组织。     

键合剂1,1′-(1,3-苯二羰基)双-2-甲基氮丙啶的热行为

用DSC和TG－DTG等 过冷态和结晶态的键合剂1，1′－（1，3－苯二羰基）双－2－甲基氮丙啶（HX－752）的热行为，在－80℃－100℃范围内，除了过冷态在－37.6℃的玻璃化转变和结晶态在36.8℃－42.9℃的熔融外，没有任何其它物理化学。亚稳态的过冷液体比结晶态有较大的分解热。HX－752有复杂的分解过程，第一步分解失重虽小，但放热量很大，说明分子结构发生重大变化。     

CL-208清洗剂对微晶玻璃超光滑表面低损伤清洗的影响

微晶玻璃因其良好的机械性能和较高温度下的化学稳定性而被用作激光陀螺反射镜基底材料，但两相多晶结构又使其清洗后易受腐蚀，损伤超光滑表面。通过对微晶玻璃化学稳定性进行分析，确定适宜清洗微晶玻璃超光滑表面的无腐蚀性清洗剂。通过对清洗剂体积浓度、清洗温度、清洗时间的研究，确定了清洗剂的清洗参数。根据优化后的工艺参数进行清洗，微晶玻璃超光滑表面粗糙度由清洗前的0.117nm降低到清洗后的0.061nm，接触角由清洗前的22.5°降低到清洗后的5.1°，镀膜后积分散射均值为8.0×10-6，最终获得微晶玻璃反射镜高洁净低损伤超光滑表面。     

草酸钠体系中Ti-10V-2Fe-3Al钛合金阳极氧化膜的制备与表征

对Ti-10V-2Fe-3Al钛合金在草酸钠为主盐的新型无氟环保电解液体系中的阳极氧化进行了研究,成功制备出阳极氧化膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等仪器研究了氧化膜的形貌、组成和相结构。采用电化学方法研究了阳极氧化后钛合金的耐腐蚀性能。结果表明:膜层具有多孔结构,孔径范围在80nm～1μm之间。膜层的主要成分是无定形的TiO2,同时有锐钛矿相及金红石相TiO2的存在。阳极氧化后钛合金的耐蚀性有显著的提高。     

原位反应合成Nb掺杂Al2O3/TiAl复合材料的显微结构分析

利用Al-Ti-TiO2体系原位反应合成了Nb掺杂Al2O3／TiAl复合材料。借助XRD和SEM研究了Nb掺杂Al2O3／TiAl的显微结构以及Nb引入量对复合材料显微结构的影响。结果表明，复合材料由TiAl、Ti3Al、Al2O3、Nb和NbAl3相构成，细小Al2O3颗粒分布于基体晶粒交界处，存在一定的团聚；Nb元素引入量的高低，可调节产物中TiAl和Ti3Al的相对含量，随Nb含量的增大，TiAl含量逐渐减少，Ti3Al则逐渐增大；同时，基体晶粒和Al2O3颗粒均有所细化，且分布逐渐均匀，材料的均匀性得到改善。