纤维增韧陶瓷基复合材料的比例极限应力与残余热应力关系

从细观力学角度分析并建立了纤维增韧陶瓷基复合材料从制备温度冷却到室温过程中产生的残余热应力与复合材料的比例极限应力的关系模型。该模型表明,减少复合材料的残余热应力或提高复合材料的纤维与基体的模量比,均可提高复合材料的比例极限应力。通过单调拉伸实验测试了先驱体浸渍裂解法(PIP)制备的2D SiC/SiC复合材料的比例极限应力,并采用文中建立的比例极限应力与残余热应力关系模型,计算出复合材料SiC基体的残余热应力为-19.5 MPa。分析表明,该结果是合理的。此外,引用了公开文献报道的5种复合材料体系数据,用于验证文中所建立的比例极限应力与残余热应力关系模型的适应性和可靠性,计算结果与实验结果最大误差为18.6%,表明该模型具有较好的适应性和可靠性,可为纤维增韧陶瓷基复合材料的研究提供新思路。     

Al_2O_3(YAG)/LaPO_4层状陶瓷复合材料研究

选择Al2O3(YAG)作为基体片层材料,LaPO4作为界面层材料,采用凝胶注模成型技术制备出基体层材料的坯片,然后在基体层坯片上采用浸渍或喷涂工艺附着界面层材料,最后将坯片叠置于模具中热压烧结.制备的陶瓷复合材料微观结构均匀,基体片层厚度为110-150μm,界面层厚度为10～30μm,实测层厚比为11.重点研究工艺参数及界面层成分对层状陶瓷复合材料室温性能的影响.结果表明,氧化物基层状陶瓷复合材料的抗弯强度比基体材料略有下降,但室温断裂韧性达到了13.52MPa·m1/2,是基体材料断裂韧性的3倍.对比氧化物基层状陶瓷复合材料与基体材料在断裂过程中裂纹扩展路径的差异.     

凝胶注模氧化铝陶瓷坯体的结构与表征

研究了凝胶注模氧化铝陶瓷坯体的密度、强度、空隙率分布及微观结构等特征。结果表明,影响凝胶注模陶瓷坯片密度的因素主要有:料浆的固含量、单体含量、单体和胶联剂的比值。随着料浆固含量的提高,坯片的抗弯强度呈下降趋势,坯片内部的孔隙率降低,从平均孔隙度为110nm降为90nm,而且均为单峰分布。凝胶注模成型的陶瓷坯片在干燥后,坯片强度优于注射成型、流延成型等传统成型方式。     

石墨表面CVD SiC涂层微观结构研究

研究CH3SiCl3-H2-Ar体系中在石墨表面化学气相沉积SiC涂层工艺,并对涂层形貌进行SEM分析。考察沉积温度、气体比例、气体流量以及稀释气体含量对化学气相沉积SiC涂层的显微结构的影响。结果表明,在温度1100℃,H2∶MTS=5∶3,气体流量8L/min,稀释气体1L/min时,制备的涂层致密光滑。其中涂层的形貌对温度最敏感,当沉积温度达到1100℃时,CVD SiC涂层表面致密且光滑。     

沉积温度及走丝速度对SiC纤维拉伸强度和B4C涂层厚度、表面形貌的影响

采用CVD工艺在W芯SiC纤维表面涂覆B4C涂层,通过扫描电镜和纤维拉伸测试研究沉积温度和走丝速度对W芯SiC纤维拉伸强度和B4C涂层厚度、表面形貌的影响规律。结果表明,在1100℃以下不能获得B4C涂层。在一定的涂层参数下,可以获得与W芯SiC纤维的拉伸强度最接近(达3339MPa)的带B4C涂层的SiC纤维。且在其他涂层参数不变的情况下,为优化工艺参数,应符合沉积温度>1210℃时,走丝速度>0.055m/s;或沉积温度<1210℃时,走丝速度<0.055m/s。沉积温度影响SiC纤维的拉伸强度和B4C涂层厚度、表面形貌,走丝速度影响SiC纤维的拉伸强度和B4C涂层厚度。     

氧化铝陶瓷凝胶注模成型凝固动力学研究

凝胶注模成型(Gelcasting)是一种近净尺寸陶瓷成型工艺,它是通过高分子聚合物自由基聚合反应来实现陶瓷料浆的原位固化的。通过建立料浆温度与凝固时间的曲线,来研究陶瓷料浆的凝固动力学,是简便可行的研究方法,结果表明:"驰豫时间"可以成功地描述陶瓷料浆的凝固过程。在Al2O3陶瓷料浆Gelcasting成型工艺条件优化的基础上,制备出了气孔分布均匀的Al2O3坯体。     

含滑石水基氧化铝陶瓷料浆流变性能研究

通过流变实验分析了滑石含量及球磨工艺对水基氧化铝陶瓷料浆流变性的影响。结果表明:滑石含量为0至4wt％时,随着滑石含量的增加,氧化铝料浆的静态粘度略有增大,且含有滑石的氧化铝料浆表现出明显的触变性;特定滑石含量(0.5wt％)的氧化铝料浆(体浓度55vol％)球磨时间为16～18h时,粘度达到最小值,流动性最好。     

水基凝胶注模坯体的排胶工艺研究

研究了排胶工艺的影响因素,以及水基凝胶注模坯体排胶后的微观组织及气孔分布情况。结果表明,升温速率、保温时间、坯体厚度及表面积均对排胶过程有很大影响。结合DTA-TG曲线,分析排胶过程中物理化学变化,并比较几种成型法坯体的排胶工艺。     

多孔氧化铝陶瓷晶粒异向生长机理研究

采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷,研究了在1550℃烧结温度下Mg(NO3)2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理,提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明:Mg(NO3)2对氧化铝晶体生长有抑制作用,而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用,同时采用Mg(NO3)和颗粒状TiO2作为烧结助剂能够促使氧化铝晶粒异向生长;并且在氩气气氛中1550℃烧结时,多孔氧化铝陶瓷晶粒各向异性生长更为显著。     

高压冷却下切削GH4169切屑形态影响因素研究

高温合金属于典型的难加工材料,PCBN刀具切削GH4169时,切削力大,切削温度高,切屑形态很难得到有效控制。高压冷却作为新型的加工技术,能够有效降低切削温度,提高切屑的折断能力。首先,对高压冷却下切屑弯矩进行理论分析,获得切屑弯矩理论模型;其次,基于试验研究不同切削参数、冷却压力和刀具倒棱参数对切屑长度、卷曲半径和切屑宽度的影响规律,为进一步促进切屑控制提供一定的借鉴作用。