杨治华
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段小明
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贾德昌
,
周玉
稀有金属材料与工程
以Si_3N_4、B4C、C、Si等粉末为原料,采用机械合金化方法制备2Si-B-3C-N粉末,在氮气保护下1900 ℃, 40 Mpa热压烧结30 min获得2Si-B-3C-N陶瓷,研究了块体陶瓷微观组织结构与力学性能.高能球磨粉末在热压烧结后致密度达到了97.9%.热压烧结的2Si-B-3C-N陶瓷中主要含有等轴状的b-SiC和层片状的h-BCN相.BCN晶粒尺寸约为200 nm,SiC晶粒尺寸约为400～500 nm.BCN晶粒主要分布在SiC晶粒周围.2Si-B-3C-N陶瓷的室温抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、硬度分别为446.6 Mpa、144.6 Gpa、5.10 Mpa×m~(1/2)和5.53 Gpa.在高温空气状态下,2Si-B-3C-N陶瓷的抗弯强度随温度的升高而降低,1000和1400 ℃下的抗弯强度分别为358.7和202.1 Mpa.
关键词:
Si-B-C-N陶瓷
,
机械合金化
,
热压烧结
,
微观组织
,
力学性能
田卓
,
贾德昌
,
段小明
,
杨治华
,
周玉
材料科学与工艺
BN陶瓷因SiO2的引入而使材料的力学性能得到了改善,但依旧存在强度低的不足,为此,本研究将通过在基体中引入高强度、高模量的SiAlON相作为增强相来进一步提高材料的力学性能.以BN、SiO2、AlN为原料,采用热压工艺制备出BN基复合陶瓷.通过高温力学性能测试和扫描电镜(SEM)观察,研究了AlN添加量对复合陶瓷高温力学性能和断裂行为的影响.研究表明:复合陶瓷的高温弯曲强度随着温度的升高而呈先升高后降低的趋势,并在1 300℃达到最大值,而强度的升高主要是由于升温过程中内应力的缓解所致.对于添加体积分数5％AlN的复合陶瓷,在1 300℃时其高温弯曲强度达到376.7 MPa,与室温条件下的弯曲强度相比提升了52.5％,当温度升至1 500℃时其高温弯曲强度为272.0 MPa,具有良好的高温力学性能.
关键词:
BN基复合陶瓷
,
SiAlON
,
高温力学性能
,
断裂行为
,
弯曲强度
段小明
,
杨治华
,
贾德昌
,
徐东
稀有金属材料与工程
以Ca_3(PO_4)_2和Si_3N_4为原料,采用无压烧结的方法制备Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4系列复合陶瓷.复合材料中Ca_3(PO_4)_2能与Si_3N_4稳定共存,烧结后未发现有新相生成.随着烧结温度的提高,复合材料的致密度和β-Si_3N_4的相对含量也随之升高,柱状β-Si_3N_4晶粒的生长更加充分,晶粒相互搭接、交织.复合陶瓷的力学性能随着烧结温度的提高而升高,1700 ℃无压烧结复合材料的抗弯强度达到547 MPa,断裂韧性达到7.3 MPa·m~(1/2),从断口照片中可以观察到β-Si_3N_4晶粒的拔出和桥联作用.通过加热试样并在水中骤冷后测弯曲强度的方法,表明Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4复合材料具有良好的抗热震性能.
关键词:
Ca_3(PO_4)_2/Si_3N_4
,
无压烧结
,
力学性能
,
抗热震性能
段小明
,
周玉
,
贾德昌
,
刘占国
稀有金属材料与工程
研究了ZrO2(2Y)陶瓷材料的常规力学性能和动态力学性能,并对其显微组织结构进行了分析.实验结果表明,复合材料是一种应变率敏感的材料,其动态压缩强度明显高于静态值.复合材料的动态损伤破坏机理表现为应力、应变、惯性效应、摩擦、温度等多种因素共同作用的结果,与静态情况有较大的差别.
关键词:
ZrO2(2Y)
,
Hopkinson压杆
,
动态力学性能
,
动态损伤
田卓
,
段小明
,
杨治华
,
贾德昌
,
周玉
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13406
以BN、SiO2、AlN为原料,采用热压工艺制备出BN基复合陶瓷.研究了AlN添加量对复合陶瓷热学与抗热震性能的影响.结果表明:随着AlN添加量的增加,复合陶瓷的热膨胀系数呈现先降低后升高的趋势.当AlN的添加量为5vol％时,复合陶瓷的平均热膨胀系数最小,为2.22×106/K;复合陶瓷的热导率则随着AlN添加量的增加呈先升高后降低的趋势,当AlN的添加量为10vol％时达到最大值.未添加AlN的复合陶瓷热震后的残余强度随着热震温差的增大而升高;随着AlN的引入,复合陶瓷热震后的残余强度呈下降的趋势.对于添加5vol％AlN的复合陶瓷,经1 100℃热震后其残余强度为219.7MPa,强度保持率为88.9％,抗热震性良好.
关键词:
BN基复合陶瓷
,
热膨胀系数
,
热导率
,
抗热震性能
,
热震残余强度
