材料期刊网

Al与cBN在高温高压下的相互作用

赵玉成 , 王明智

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00253

将立方氮化硼(cBN)微粉和铝(Al)微粉按照体积比7:3的比例进行混配, 在高温(1300～1500℃)、高压(5.5GPa)条件下进行烧结. 利用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线色散能谱(EDS)对烧结体的物相构成、显微结构以及各组分元素的分布进行了分析. 实验结果表明, 1300℃, Al尚未与cBN反应; 当温度升至1400℃时, Al与cBN反应生成AlN和AlB₂; 温度进一步升高至1500℃, 反应产物增多, 产物种类不变. TEM和EDS分析表明, 在反应过程中Al扩散进入cBN的表层, B扩散进入富Al的区域, 生成新相AlN和AlB₂.

关键词: 立方氮化硼 , sinter , high temperature and high pressure , interaction

超高韧性水泥基复合材料自愈合研究进展?

阚黎黎 , 王明智 , 史建武 , 施惠生

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.05.001

在总结了最近几年国内外相关研究进展的基础上，对超高韧性水泥基复合材料(ECC)及裂缝自愈合进行了综述。着重介绍了裂缝自愈合的最大允许宽度限值以及自愈合机制。提出利用 ECC 所独具的对裂缝宽度的可控性及紧密细小的微裂纹、较低的水胶比及矿物掺合料的二次水化效应可实现其良好的自愈合特性。最后指出该研究领域所面临的挑战及今后的研究方向，为ECC裂缝自愈合的研究提供有价值的理论参考。

关键词: 超高韧性水泥基复合材料(ECC) , 自愈合 , 裂缝 , 最大允许宽度限值 , 机制

金刚石中应力的定量测量与应用

赵玉成 , 邢广忠 , 王明智 , 王艳辉 , 陈斌

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.02.035

采用光弹性理论对人造金刚石中的应力进行了分析与讨论,发现不同应力状态的金刚石在偏光显微镜下会出现不同的干涉色,并依据干涉色的级序高低对应力进行了分析和测定.结果表明,不同颜色的双折射条纹对应不同的应力值:黄色对应的最大剪应力为0.6659GPa,红色对应的最大剪应力为0.6562GPa,蓝色对应的最大剪应力为0.5704GPa,绿色对应的最大剪应力为0.6448GPa.根据金刚石在偏光显微镜下干涉色的颜色来考察金刚石内部应力水平,从而为金刚石的质量检验提出了一种具有使用价值的简易评价手段.

关键词: 金刚石 , 光弹性理论 , 干涉色 , 双折射条纹

反应球磨钛与尿素制备氮化钛的反应机理研究

孙金峰 , 李晓普 , 梁宝岩 , 赵玉成 , 王明智

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00759

将Ti粉与尿素在室温下进行反应球磨制备了TiN粉末，对球磨不同时间后的粉末进行XRD分析，采用TG-FTIR技术分析了尿素的分解温度与产物，利用TEM及EELS观察和分析了球磨70h粉末的微观形貌、结构及成分. 结果发现，球磨70h合成了纳米TiN粉末，晶粒度为6~7nm，Ti/N原子比约为1.0∶0.6. 经800℃，5h真空退火处理后粉末的XRD谱图表明粉末组成为单相TiN. 在反应球磨过程中，Ti与尿素的分解产物NH₃与HNCO发生反应形成TiN，随球磨时间延长，Ti的缺陷能增大、活性增加，N在Ti中的扩散激活能减小，在球磨作用下N的扩散距离变短，TiN的含量逐渐增加形成晶核并逐渐长大形成纳米晶.

关键词: 反应球磨 , titanium nitride , nanocrystalline , structure characterization

3Ti/Si/2C/0.2Al粉体在空气中燃烧合成Ti₃SiC₂

梁宝岩 , 王明智 , 孙金峰 , 韩欣 , 李晓普

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00623

采用机械活化的3Ti/Si/2C/0.2Al单质粉体为原料，在空气中发生自燃反应，成功地合成了Ti₃SiC₂基材料. 采用XRD、SEM和EDS等手段,分析了合成产物的相组成和微观结构特征. 结果表明，机械合金化3Ti/Si/2C/0.2Al单质混合粉体，不仅细化了粉体颗粒，而且产生严重的晶格畸变，从而明显提高了粉体的反应活性. 把机械活化的粉体暴露在空气中，会发生剧烈的燃烧反应，并引发自蔓延反应，合成Ti₃SiC₂，冷却后变成多孔块体产物. 燃烧产物由Ti₃SiC₂、TiC和微量氧化物组成. 产物中Ti₃SiC₂含量约为83wt%. 产物表层比较致密和均匀，而内部则粗糙且多孔. 产物的表面是以Al₂O₃和TiO₂为主相的氧化膜，氧化物颗粒大小约为2~4μm. 氧化膜厚度约为5~10μm，比较致密. 内部为Ti3SiC2和TiC材料，板条状Ti₃SiC₂晶粒长约20~40μm，宽约2~4μm，发育完善. 粒状TiC晶粒大小约为3μm.

关键词: Ti₃SiC₂ , mechanical activation , combustion synthesis

Ti中介的聚晶金刚石复合片(PDC)界面结构与性能研究

王明智

人工晶体学报

关键词:

ZrO2(Y2O3)增韧的Si3N4中介结合的聚晶立方氮化硼

臧建兵 , 王明智 , 王艳辉 , 韩伟

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2000.06.008

在高温(1400℃)和超高压(4.2GPa)条件下制备部分稳定ZrO2增韧的Si3N4中介结合的聚晶立方氮化硼(PCBN),研究了中介相中ZrO2的相变及增韧机理.在PCBN中加入少量Al粉,可阻止t'-ZrO2形成,达到利用部分稳定的ZrO2的t-m相变增韧中介相Si3N4的目的ZrO2的t-m相变量在稳定剂Y2O3含量为2.0%(摩尔分数)时达到最大值,PCBN具有较高的抗压强度和磨耗比.ZrO2对中介相的增韧机理为相变增韧与微裂纹增韧作用的叠加.

关键词: 部分稳定ZrO2 , 增韧 , 聚晶立方氮化硼

纳米金刚石-陶瓷结合剂复合粉体的高分子网络凝胶法制备与烧结

赵玉成 , 王明智 , 张贝贝 , 赵东鹏

复合材料学报

采用高分子网络凝胶(P-G)法制备了纳米金刚石-陶瓷结合剂的复合粉体,通过压制成型,低温烧结,获得了纳米金刚石-陶瓷结合剂的复合烧结块体试样；同时与采用高温熔融法制备的陶瓷结合剂,再加入纳米金刚石机械混合后烧结制备的复合烧结块体试样进行对比.通过X射线衍射分析了试样的物相构成,借助场发射扫描电镜对试样断口进行了显微形貌观察,采用三点弯曲法测试了试样的抗折强度,利用阿基米德原理测试了试样的密度和气孔率.结果表明,采用高分子网络凝胶法可以获得纳米金刚石均匀分散的纳米金刚石-陶瓷复合粉体,经过800℃/2h烧结后试样的抗折强度为60.41 MPa,密度为1.81 g/cm3,气孔率为15.67％;而采用高温熔融法+纳米金刚石的工艺获得的纳米金刚石-陶瓷结合剂烧结后试样,其抗折强度、密度和气孔率分别为46.48 MPa、2.23 g/cm3和11.75％,其显微结构中可见明显的纳米金刚石团聚体.高分子网络凝胶法可以成为超精磨削用纳米金刚石-陶瓷磨具制备的新方法.

关键词: 纳米金刚石 , 高分子网络凝胶法 , 陶瓷结合剂 , 均匀分散 , 烧结

Al与cBN在高温高压下的相互作用

赵玉成 , 王明智

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.02.010

将立方氮化硼(cBN)微粉和铝(Al)微粉按照体积比7:3的比例进行混配,在高温(1300～1500℃)、高压(5.5GPa)条件下进行烧结.利用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线色散能谱(EDS)对烧结体的物相构成、显微结构以及各组分元素的分布进行了分析.实验结果表明,1300℃,Al尚未与cBN反应;当温度升至1400℃时,Al与cBN反应生成AlN和AlB2;温度进一步升高至1500℃,反应产物增多,产物种类不变.TEM和EDS分析表明,在反应过程中Al扩散进入cBN的表层,B扩散进入富Al的区域,生成新相AlN和AlB2.

关键词: 立方氮化硼 , 烧结 , 高温高压 , 相互作用

3Ti/Si/2C/0.2Al粉体在空气中燃烧合成Ti3SiC2

梁宝岩 , 王明智 , 孙金峰 , 韩欣 , 李晓普

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00623

采用机械活化的3Ti/Si/2C/0.2Al单质粉体为原料,在空气中发生自燃反应,成功地合成了Ti3SiC2基材料. 采用XRD、SEM和EDS等手段,分析了合成产物的相组成和微观结构特征. 结果表明,机械合金化3Ti/Si/2C/0.2Al单质混合粉体,不仅细化了粉体颗粒,而且产生严重的晶格畸变,从而明显提高了粉体的反应活性. 把机械活化的粉体暴露在空气中,会发生剧烈的燃烧反应,并引发自蔓延反应,合成Ti3SiC2,冷却后变成多孔块体产物. 燃烧产物由Ti3SiC2、TiC和微量氧化物组成. 产物中Ti3SiC2含量约为83wt%. 产物表层比较致密和均匀,而内部则粗糙且多孔. 产物的表面是以Al2O3和TiO2为主相的氧化膜,氧化物颗粒大小约为2～4μm. 氧化膜厚度约为5～10μm,比较致密. 内部为Ti3SiC2和TiC材料,板条状Ti3SiC2晶粒长约20～40μm,宽约2～4μm,发育完善. 粒状TiC晶粒大小约为3μm.

关键词: Ti3SiC2 , 机械活化 , 燃烧反应