许崇海
,
肖光春
,
方斌
,
高进
,
冯益华
稀有金属材料与工程
全面综述了表面镀层、表面复合、表面涂覆等表面改性技术在各类陶瓷模具中应用、研究的现状.指出:表面改性技术既能发挥陶瓷材料的高硬度、高耐磨和耐高温等的优势,又能发挥金属基体高强度、高韧性的特点,从而使得陶瓷模具材料具有良好的使用性能,具有广阔的应用前景.今后研究的重点是如何通过表面改性工艺的控制和复合层材料的合理选择和设计,使得所形成的陶瓷复合层与金属基体结合强度高,硬度高,既减摩又耐磨.
关键词:
陶瓷模具材料
,
表面改性
,
使用性能
陈辉
,
许崇海
,
肖光春
,
方斌
,
徐秀国
人工晶体学报
以纳米TiB2和微米TiB2为基体,WC为增强相,h-BN为固体润滑剂,采用热压工艺制备了TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料,并测量了其力学性能.结果表明:与均质TiB2/WC/h-BN微米自润滑陶瓷材料相比,其抗弯强度、断裂韧性与硬度分别提高了15.8％、6.7％和11.1％.用压痕法测量得到材料内部的残余应力,其应力值呈明显的阶梯变化趋势,且关于中间层对称分布,材料表层存在残余压应力,可有效提高材料力学性能与使用性能.显微结构观察显示,TiB2/WC/h-BN纳微米复合梯度自润滑陶瓷材料晶粒细小、均匀,纳米TiB2颗粒分布均匀,材料断裂模式为典型的穿晶/沿晶混合断裂模式.
关键词:
纳微米复合
,
TiB2/WC/h-BN
,
自润滑陶瓷材料
,
力学性能
,
显微结构
陈辉
,
肖光春
,
陈照强
,
马骏
,
许崇海
人工晶体学报
利用St(o)ber法,以氨水为催化剂,通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解与缩合反应,在片状微米六方氮化硼(h-BN)表面包覆一层纳米球形二氧化硅(SiO2),制备出一种以h-BN为核、SiO2为壳的h-BN@SiO2核壳结构复合粉体.采用XRD、SEM、EDS和TEM分别对包覆前后粉体进行表征,结果显示由球形纳米SO2组成的包覆层完整、致密,且与h-BN基体结合紧密、牢固.研究了TEOS与氨水添加方式对包覆效果的影响,结果表明先将氨水添加至h-BN的乙醇悬浮液中,然后分次缓慢逐滴向其中添加TEOS,每次滴加完成后间隔一段时间再进行下一次滴加得到的包覆效果最佳.
关键词:
核壳结构
,
包覆
,
二氧化硅
,
六方氮化硼
,
固体润滑剂
孟祥龙
,
肖光春
,
王兴海
,
许崇海
人工晶体学报
采用真空热压烧结工艺制备了Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料,并研究了该模具材料的力学性能与微观结构.结果表明,当烧结温度为1450℃,保温时间为10 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为14.57 GPa、8.6 MPa·m1/2和1144 MPa;当烧结温度为1450℃,保温时间为30 min时,模具材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为16.29 GPa、7.53 MPa·m1/2和1035 MPa.在这两种烧结工艺下制备的模具材料均具有良好的综合力学性能,烧结工艺得到优化,可以满足不同硬度材料的成型需求.在对模具材料的微观结构分析时发现,模具材料的断裂方式是以沿晶断裂为主的穿晶与沿晶断裂的混合断裂模式.
关键词:
热压工艺
,
Ti(C,N)
,
模具材料
,
力学性能
,
微观结构
肖光春
,
许崇海
,
方斌
,
单东日
,
杨芳
稀有金属材料与工程
介绍了当前在拉拔、挤压、冲裁、等温锻造等各类模具中应用的陶瓷材料如金属陶瓷、ZTA,TZP,TZP/Al2O3,TZP/TiC/Al2O3,Al2O3/TiC,PSZ,Si3N4,Sialon等使用性能方面的研究现状,探讨了陶瓷模具材料研究与应用中存在的问题,展望了陶瓷模具材料的应用前景.提出陶瓷模具材料的增韧补强、模具结构优化设计和表面陶瓷化改性技术等将是提高陶瓷模具使用性能的有效措施,而且随着模具技术的迅猛发展,其应用前景也将日益广阔.
关键词:
陶瓷模具材料
,
使用性能
,
力学性能
,
模具寿命
许崇海
,
肖光春
,
张荣波
,
冯曰美
稀有金属材料与工程
获得均匀分散的纳米粉体悬浮液是制备高性能纳米复合陶瓷材料的关键一步.选用纳米粉Al2O3和纳米粉ZrO2,采用单一的空间位阻稳定机制,以PEG为分散剂,以无水乙醇为分散介质,分别制备了1%(体积分数,下同)的Al2O3和ZrO2无水乙醇悬浮液.通过添加不同分子量的PEG,调节PEG的添加量及悬浮液的pH值,并辅以沉降实验,最终得到了最佳分散条件下的高分散、高稳定的Al2O3和ZrO2无水乙醇悬浮液.TEM观察发现:ZrO2悬浮液中颗粒彼此分开,无明显的颗粒团聚现象.这说明该分散工艺能很好地破坏颗粒间的团聚现象,避免颗粒间的聚集沉淀,具有良好的分散效果.
关键词:
纳米陶瓷粉体
,
Al2O3
,
ZrO2
,
空间位阻稳定
,
分散
徐龙华
,
许崇海
,
吴光永
,
肖光春
,
衣明东
人工晶体学报
采用粒度为1～ 20μm的CaF2,通过超声波法进行化学镀Ni-B,获得合金Ni-B包覆CaF2复合粉体.分析了工艺条件对镀速以及增重率的影响,并采用环境扫描电子显微镜对粉体的微观形貌进行观察,利用能谱仪对镀后的粉末表层成分进行分析.结果表明,包覆后的CaF2复合粉体外观致密,无尖角,不含其他杂质元素.实验对各参数进行优化,优化后的硫酸镍、硼氢化钠、乙二胺与稳定剂的浓度分别为18 g/L、1.3 g/L、60 mL/L与1 mg/L,pH为14,搅拌速率取45 r/min,温度在65～75℃之间.
关键词:
超声波化学镀
,
合金Ni-B
,
CaF2粉末
许崇海
,
肖光春
,
张永莲
人工晶体学报
基于功能梯度材料的设计思想,设计并制造了Al2O3/(W,Ti) C/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料.利用有限元法计算分析了梯度自润滑陶瓷刀具材料层间热膨胀系数差值、分布指数和弹性模量对其残余应力的影响,并给出了径向应力和Von Mises等效应力的分布图,为梯度自润滑陶瓷刀具的研制开发提供了理论基础.以此为基础,采用真空热压工艺制备了Al2O3/(W,Ti) C/CaF2梯度自润滑陶瓷刀具材料.结果表明:据此制备的梯度自润滑陶瓷刀具材料具有良好的力学性能.
关键词:
固体润滑剂
,
梯度自润滑
,
陶瓷刀具材料
,
残余应力
衣明东
,
许崇海
,
肖光春
人工晶体学报
采用真空热压烧结工艺制备了一种添加纳米固体润滑剂CaF2的自润滑陶瓷材料,研究其在室温25℃到600℃环境下与40Cr钢销干摩擦时的摩擦磨损性能.结果表明:自润滑陶瓷材料的摩擦系数与磨损率随环境温度的升高而逐渐降低,600℃时摩擦系数降低到0.21,磨损率降低到2.4×10-6 mm3/N·m.常温下自润滑陶瓷材料的磨损机理是磨粒磨损,高温环境同时存在磨粒磨损和粘着磨损.高温环境下摩擦表面纳米CaF2含量的增加和固体润滑膜的形成是摩擦磨损性能改善的主要原因.
关键词:
热压烧结
,
CaF2
,
固体润滑剂
,
摩擦系数
,
磨损系数
许崇海
,
肖光春
,
张永莲
人工晶体学报
针对陶瓷减摩性能与耐磨性能不能在自润滑刀具中合理兼顾的难题,本研究将梯度功能材料设计思想引入Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料的设计和制造中,并建立了该梯度自润滑陶瓷刀具材料的物理模型、组成分布模型和物性参数模型.采用有限元方法计算分析了层数对对称型梯度自润滑陶瓷刀具残余应力的影响,确定了最佳层数为7层.以本设计模型和有限元分析结果为基础,制备了分布指数为1.8的7层梯度自润滑陶瓷刀具材料Al2O3/TiC/CaF2.试验结果表明:所制备的梯度自润滑陶瓷刀具材料具有良好的力学性能.
关键词:
Al2O3
,
梯度自润滑
,
陶瓷刀具材料
,
残余应力
