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挤压铸造法制备双连续β-Si3N4增强铝基复合材料

鲁元 , 贠柯 , 杨旭 , 吕恒 , 丁勇

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.08.022

通过碳热还原法制备了气孔率为53.4%~70.2%的β-Si3 N4多孔预制体,利用挤压铸造法制备双连续β-Si3N4增强铝基复合材料.随着β-Si3N4陶瓷增强相体积分数的增加,复合材料的弯曲强度由383.9 MPa增加到584.8 MPa,显微硬度由162.7HV增加到241.5HV,断裂韧性由11.9 MPa·m1/2下降到9.5 MPa·m1/2.铝合金基体的断裂模式是韧性断裂,β-Si3 N4棒状晶的断裂模式受到晶粒取向的影响.复合材料强韧化机制主要有负荷传递、位错增殖、裂纹桥联、裂纹偏转和微裂纹增韧.

关键词: 挤压铸造法 , 复合材料 , 强韧化机制

等离子喷涂工艺对锅炉管束用Fe基非晶涂层组织结构和耐蚀性能的影响

高振 , 郝建民 , 韩建军 , 鲁元 , 陈永楠 , 李世波

表面技术

目的:研究等离子喷涂功率和喷涂时间对锅炉管束用Fe基非晶涂层的相组成、微观组织结构及涂层耐蚀性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜和三电极电化学研究进行分析。结果涂层主要由非晶相组成,表面较为平整致密;随着喷涂功率和喷涂时间的增加,涂层非晶相含量降低,孔隙率降低,致密性升高。非晶涂层在0.5 mol/L H2SO4溶液和在3.5%(质量分数)NaCl溶液中均表现出良好的钝化作用,在0.5 mol/L H2 SO4溶液中钝化区较宽,在3.5%NaCl溶液中自腐蚀电流密度较低。随喷涂功率和时间的增加,阳极极化曲线钝化区加宽,电流密度降低。结论喷涂功率升高会导致涂层孔隙率下降,喷涂时间增加则致使涂层厚度增加,腐蚀介质渗透到基体的表面路径和阻力增加,从而可以进一步改善Fe基非晶涂层的耐蚀性能。

关键词: 锅炉管束 , 等离子喷涂 , 非晶涂层 , 耐蚀性

磁控溅射制备CrTiAlN梯度镀层的热冲击性能研究

贠柯 , 鲁元 , 杨旭 , 蒋百灵 , 白力静

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.20.025

采用磁控溅射技术在高速钢基体上制备不同含量的CrTiAlN梯度镀层,温度为600℃时研究镀层的抗热冲击性能,采用X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪分析镀层成分及热冲击前后的相结构,利用场发射扫描电镜观察镀层的形貌,利用分析天平对镀层热冲击前后进行精密称重并结合光学显微镜来观察镀层热冲击后的表面形貌.结果表明,热冲击温度为600℃时,镀层有Cr2O3、TiO2等新相生成,有氧化现象发生;对于不同成分的CrTiAlN镀层,Cr含量较高、Ti含量较少的镀层具有较好的抗热冲击性能;镀层失效是循环热应力产生剪切裂纹及镀层原子和氧原子双向扩散形成非接触区共同作用的结果.

关键词: CrTiAlN镀层 , 热冲击 , 氧化

热处理温度对双连续?-氮化硅增强铝基复合材料性能的影响

鲁元 , 李京龙 , 杨建锋 , 李鹏

无机材料学报 doi:10.15541/jim20140473

通过常压烧结法制备了气孔率为53.43%的多孔氮化硅预制体,并利用挤压铸造法制备双连续?-氮化硅增强铝基复合材料,并研究了热处理温度对复合材料显微组织和力学性能的影响。利用位错增殖强化理论和界面反应理论分析复合材料的显微组织和力学性能,结果表明,随着热处理温度的升高,铝合金基体发生位错增殖,?-氮化硅增强体和铝合金基体的界面反应程度增强,复合材料的显微硬度增高,断裂韧性降低,弯曲强度先增加后降低,复合材料断裂模式从沿晶韧性断裂转变为沿晶脆性断裂。当热处理温度为850℃,复合材料的界面层厚度约为20~50 nm,其综合力学性能达到最佳。

关键词: 挤压铸造法 , 复合材料 , 界面反应 , 位错增殖

碳热还原-反应烧结法制备多孔氮化硅陶瓷

鲁元 , 杨建锋 , 李京龙

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12381

以廉价的二氧化硅、炭黑和硅粉为起始原料,利用碳热还原-反应烧结法制备了高气孔率、孔结构均匀的多孔氮化硅陶瓷,考察了原料中硅粉含量对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响.XRD分析表明烧结后的试样成分除了少量的α-Si3N4相和晶间相Y2Si3O3N4外,其余都是β-Si3N4相;SEM分析显示微观组织由棒状β-Si3N4晶粒和均匀的孔组成.通过改变硅粉的含量,制备了不同气孔率,力学性能优异的多孔氮化硅陶瓷.

关键词: 碳热还原-反应烧结法 , 多孔氮化硅陶瓷 , 气孔率

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