潘传增
,
张龙
,
赵忠民
,
张靖
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z2.043
采用超重力下燃烧合成工艺,以快速凝固方式制备出TiB2系列含量的TiC-TiB2细晶复合陶瓷.XRD、FESEM与EDS分析表明随TiB2含量的增加,TiC-TiB2复合陶瓷基体逐渐从TiC微米球品组织逐渐转化为TiB2小尺寸片晶组织,且对于TiC-50％(摩尔分数)TiB2复合陶瓷,可获得TiB2小尺寸片晶均匀镶嵌于TiC基体上的共晶组织.力学性能测试结果表明,TiC-50％ TiB2因在凝固过程中发生共品反应,陶瓷相对密度和硬度均达到最高值(分别为98.6％与18.4GPa),并且因TiB2小尺寸片晶在裂纹扩展时所诱发的裂纹偏转、桥接及片晶拔出增韧机制的协同作用所致,TiC-66.7 ％TiB2具有最高的断裂韧性,13.4MPa·m1/2.
关键词:
TiC-TiB2复合陶瓷
,
燃烧合成
,
超重力
,
结构转化
,
增韧
张龙
,
赵忠民
,
吴江
,
潘传增
,
张靖
稀有金属材料与工程
通过在铝热剂中添加适量的ZrO2(3Y)粉末,借助燃烧合成及远离平衡态下的快速凝固方式,制备出Al2O3/ZrO2(3Y)共晶复合陶瓷.XRD,SEM与EPMA分析得出,陶瓷基体是由t-ZrO2纳微米纤维镶嵌于其上、长径比为10.0～14.0且呈随机生长的氧化铝棒晶及少量的α-Al2O3片晶构成.结合裂纹扩展路径与棒晶内部结构,可认为因共晶凝固所形成的、存在于蓝宝石棒晶上的高密度异相界面及因共晶两相热膨胀失配所诱发的高残余压应力,蓝宝石棒晶得以强化,因而陶瓷的主要增韧机制来自因蓝宝石棒晶裂纹桥接所产生的内部弹性应变能释放及因高能、大角度晶界解离所诱发的能量消耗,并伴随着因片晶摩擦互锁效应所造成的能量耗散过程.
关键词:
燃烧合成
,
快速凝固
,
Al2O3/ZrO2(Y2O3)共晶复合陶瓷
,
纳米晶结构
,
裂纹桥接
,
增韧
赵忠民
,
张龙
,
张靖
,
潘传增
,
宋亚林
,
朱浩
稀有金属材料与工程
通过在铝热剂中引入ZrO2与Y2O3混合粉末,引发超重力下燃烧合成,制备出大尺寸、高致密度Al2O3/ZrO2(Y2O3)自生复合陶瓷板材.XRD,SEM与EDS显示,自生复合陶瓷是以亚微米ZrO2四方相纤维成排镶嵌其上、生长方向各异的棒状共晶团及Al2O3块晶与ZrO2四方相不规则粒晶分布其上的共晶团边界构成,复合陶瓷的强化不仅归因于分布在棒状共晶团Al2O3基体上的残余压应力与小尺寸共晶团边界,更因共晶团Al2O3基体上的残余压应力增韧、共晶团边界上的微裂纹增韧及应力诱发相变增韧引起的高断裂韧性所致.
关键词:
Al2O3/ZrO2(Y2O3)
,
燃烧合成
,
超重力
,
共晶生长
,
强韧化
潘传增
,
张龙
,
赵忠民
,
张靖
,
杨泉
,
曲振生
材料科学与工艺
通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)混合粉末,以超重力下燃烧合成方式,制备出Al2O3/ZrO2(4Y)自生复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷微观结构、生长机理与力学性能.XRD、SEM与EDS结果显示,Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷基体为亚微米t-ZrO2纤维成三角对称分布其上、取向各异的棒状共晶团,而Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷则以分布均匀的微米级t-ZrO2球晶为基体.Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷的强化归因于小尺寸共晶团边界及残余压应力增韧、相变增韧机制引发的高断裂韧性所致;同时,细小t-ZrO2球晶所具有的小尺寸缺陷及相交增韧与微裂纹增韧机制所引发的高断裂韧性也使Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷得以强化.
关键词:
Al2O3/ZrO2(4Y)
,
燃烧合成
,
超重力
,
自生长
,
强韧化
赵忠民
,
张龙
,
宋亚林
,
潘传增
,
曲振生
,
杨权
稀有金属材料与工程
基于超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y),通过改变ZrO_2(4Y)含量,研究材料成分、结构与性能之间的关系.结果表明:当ZrO_2(4Y)体积分数低于37%,复合陶瓷是以ZrO_2四方相纳微米纤维镶嵌其上且取向各异的棒状共晶团为基体;当ZrO_2(4Y)体积分数高于40%,则获得ZrO_2四方相微米类球晶为基的复合陶瓷.力学性能显示,Al_2O_3/33%ZrO_2(4Y)以低的凝固温度,达到了最高的相对密度与硬度值,且也因低的缺陷尺寸及裂纹偏转与桥接增韧所带来的高断裂韧性,具有最高的弯曲强度值.
关键词:
Al_2O_3/ZrO_2(4Y)
,
燃烧合成
,
超重力
,
晶体生长
黄雪刚
,
张龙
,
赵忠民
,
潘传增
复合材料学报
通过调整反应体系中Ti、 C及B之间的原子摩尔比, 采用超重力下燃烧合成工艺, 制备出TiB2系列摩尔分数的TiC-TiB2复合陶瓷。利用场发射扫描电镜（FESEM）观察了复合陶瓷微观组织, 研究了TiB2成分对复合陶瓷力学性能的影响。结果表明： 随着TiB2摩尔含量增加, 陶瓷基体逐渐从TiC球晶组织转化为TiB2片晶组织, 在TiB2摩尔分数为50%时, 可获得细晶乃至超细晶TiC-TiB2复合陶瓷, 而且残留于基体上的α-Al2O3夹杂量也最低。陶瓷相对密度、 Vickers硬度与弯曲强度均在50%TiB2（摩尔分数, 下同）时呈现最大值, 而陶瓷断裂韧性则在66.7% TiB2时出现最高值。陶瓷断裂模式为TiC穿晶断裂与TiB2沿晶断裂的混合模式, 且随TiB2摩尔分数增加至66.7%, TiC穿晶断裂倾向显著减弱而TiB2沿晶断裂倾向明显增强。TiC-TiB2细晶及超细晶凝固组织的获得使TiC-50%TiB2复合陶瓷在小尺寸TiB2片晶诱发的裂纹偏转、 裂纹桥接及片晶拔出增韧机制作用下, 具有最高的弯曲强度及较高的断裂韧性。
关键词:
TiC-TiB2
,
复合陶瓷
,
组织转化
,
细晶组织
,
断裂行为
,
增韧机制
潘传增
,
张龙
,
赵忠民
,
张靖
,
宋亚林
材料导报
基于国外定向凝固氧化物/氧化物自生复合陶瓷的晶体生长动力学行为研究,阐述了其动力学机制,分析动力学因素对微观结构的影响,探讨了晶体生长动力学行为与微观结构之间的关系;同时结合以重力、超重力下燃烧合成、快速凝固技术所制备的新型高强韧Al2O3/YSZ自生复合陶瓷,探讨了自生复合陶瓷在快速凝固条件下的晶体生长动力学行为.结合定向凝固与快速凝固两种晶体生长机制,得出过冷度、凝固界面前沿的温度梯度是影响晶体生长方式的重要因素,且受二者控制的晶体生长速率则决定材料的微观结构与形态.
关键词:
氧化物/氧化物自生复合陶瓷
,
定向凝固
,
快速凝固
,
共生共晶生长
,
动力学行为
潘传增
,
张靖
,
张龙
,
赵忠民
材料热处理学报
以超重力下燃烧合成方式原位合成出TiC基金属陶瓷,并研究了复合陶瓷显微组织与生成机理.XRD,FESEM与EDS分析结果表明,陶瓷基体主要由TiC球晶相组成,同时在两相间还分布着少量的WB与ε-(Ti,W)C以及含量更少的Fe<,6>W<,7>、Al<,2>O<,3>与ZrO<,2>.TiC基复合陶瓷的形成主要为三个阶段:一是在超重力作用下,燃烧反应快速进行,迅速获得全液相产物;二是超重力促使氧化物液相发生Stocks迁移,从而得到Ti-W-Fe-C-B合金液相;最后,TiC在Ti-W-Fe-C-B合金液相的冷却过程中优先形核、析出.
关键词:
(Ti,W)C基复合陶瓷
,
燃烧合成
,
超重力
,
生成机理
宋亚林
,
赵忠民
,
张龙
,
潘传增
,
曲振生
,
杨权
稀有金属材料与工程
基于超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y),通过调整超重力大小,研究超重力对复合陶瓷凝固组织与性能的影响.结果表明:随着超重力增加,陶瓷共晶团从胞状结构转化为棒状结构,且棒状共晶团得以细化,其体积分数与长径比增加.性能显示:随着超重力增加,陶瓷相对密度显著提高,陶瓷硬度与弯曲强度因棒状共晶团细化、内部缺陷尺寸减小而得以增大,同时因棒状共晶团细化及分布于共晶团边界上ZrO_2四方相细化、球化,陶瓷断裂韧性也随之升高.
关键词:
Al_2O_3/ZrO_2(4Y)
,
燃烧合成
,
超重力
,
强韧化
