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
许宝才
,
赵忠民
,
张龙
,
杨润泽
,
马玉峰
稀有金属材料与工程
基于燃烧合成理论,在铝热剂中添加ZrO2(4Y)粉末,采用离心技术制备出了高强度、高韧性的Al2O3/YSZ共晶系陶瓷内衬复合管,并研究了离心力、共晶成分对陶瓷内衬显微结构、力学性能及强韧化本质的影响.实验发现,在离心力大于200 GPa条件下,熔体以远离平衡态下的共晶方式生长,形成以Al2O3为基体、具有共晶结构的棒晶组织;且存在于棒晶上的ZrO2四方相纤维直径已达到纳微米尺度,使陶瓷基体得以强化和韧化,从而保证Al2O3/YSZ共晶系陶瓷内衬复合管具有较高的综合力学性能.
关键词:
燃烧合成
,
Al2O3/YSZ共晶陶瓷
,
共晶生长
,
强韧化
许宝才
,
张龙
,
王春梅
,
尹玉军
,
赵忠民
硅酸盐通报
基于燃烧合成技术,在SHS铝热剂燃烧体系中添加ZrO2组元,采用超重力离心技术,制备出了Al2O3/YSZ共晶复合陶瓷板材.通过测定陶瓷熔体表层、石墨模具温度随时间的变化,结合有限元方法,对陶瓷熔体的固化过程温度场进行了有限元数值模拟分析.结果表明:随着复合陶瓷熔体冷却速度的降低,气孔与宏观裂纹等缺陷消失,晶粒形貌也由棒状共晶团转化为胞状共晶团.
关键词:
燃烧合成
,
复合陶瓷
,
有限元
,
数值模拟
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
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
赵忠民
,
张龙
,
朱冰
,
傅杨
稀有金属材料与工程
通过在铝热剂中添加质量分数为25%的ZrO2(4Y)粉末,借助SHS原位合成技术,快速、直接地制备出t-ZrO2纳米/微米纤维为第2相、Al2O3为基体的晶内型结构复相陶瓷,研究其微观结构、合成机理与力学性能.研究得出,该复相陶瓷是高温陶瓷熔体在SHS所造成的大过冷条件下发生共生共晶反应生成的,SEM与XRD分析表明t-ZrO2相所具有的应力诱发相变增韧机制非常微弱,裂纹扩展主要受纳米/微米晶内型结构控制,从而呈现出强烈的裂纹偏转韧化机制.
关键词:
SHS
,
Al2O3/ZrO2复相陶瓷
,
纳米/微米晶内型结构
,
裂纹
,
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
杨权
,
张龙
,
赵忠民
,
潘传增
,
曲振生
,
宋亚林
材料开发与应用
doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2009.04.019
介绍了国外定向凝固Al2O3基共晶复合陶瓷,分析了材料制备工艺、共晶显微组织与力学性能之间的关系,并简要分析了该材料的发展趋势.同时,结合超重力下燃烧合成制备大尺寸Al2O3/ZrO2(Y2O3)共晶复合陶瓷研究,系统地介绍了在材料制备、材料成形与缺陷控制方面取得的研究成果,并进而指出该技术发展方向在于开发出三元共晶系材料,实现材料结构纳米化.
关键词:
共晶复合陶瓷
,
定向凝固
,
燃烧合成
,
超重力
,
快速凝固
