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用碳热还原法制备多孔氮化硅陶瓷

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00913

以廉价的二氧化硅和活性碳为起始粉料, 用碳热还原法制备了高气孔率, 孔结构均匀的多孔氮化硅陶瓷.考察了二氧化硅粉末粒径对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响. 借助X射线衍射(XRD), 扫描电子显微(SEM)和三点弯曲法对多孔氮化硅陶瓷的微观组织和力学性能进行了研究. XRD分析表明在烧结后的试样中, 除了微量的α-Si₃N₄相和晶界结晶相Y₈Si₄N₄O₁₄外, 其余的都是β-Si₃N₄相; SEM分析显示多孔氮化硅陶瓷是由柱状β-Si₃N₄晶粒和均匀的孔组成, 通过改变二氧化硅的粒径, 制备了不同孔隙率, 力学性能优异的多孔氮化硅陶瓷.

关键词: 碳热还原法 , porous silicon nitride , icrostructure , mechanical properties

铁素体-珠光体型非调质钢疲劳破坏行为

查小琴惠卫军雍岐龙

材料研究学报

研究了三种碳和钒含量不同的铁素体--珠光型非调质钢的高周疲劳破坏行为,并与调质钢进行了对比. 结果表明, 铁素体--珠光体型非调质钢的高周疲劳性能与其微观组织特征有关.提高铁素体相硬度, 其疲劳极限及疲劳极限比均提高, 疲劳极限比最高可达0.60,远高于调质钢的0.50; 热轧态粗大的网状铁素体--珠光体组织的疲劳性能较差,低于同等强度水平的高温回火马氏体组织. 铁素体--珠光体型非调质钢疲劳破坏机制不同于调质钢,其疲劳裂纹基本上萌生于试样表面的铁素体/珠光体边界, 并优先沿着铁素体/珠光体边界扩展;对于同等强度水平的调质钢, 不存在像铁素体那样的软相,因而易在试样表层粗大的夹杂物处萌生疲劳裂纹.

关键词: 材料科学基础学科 , ferrite–pearlite type microalloyed medium–carbon steel , high–cycle fatigue , fatigue crack initiation and propagation , microstructure

316L不锈钢激光快速成形的微观组织模拟

贾文鹏汤慧萍贺卫卫林鑫黄卫东

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00192

针对316L不锈钢激光快速成形(LRF)薄壁试样的凝固组织形态分布,从凝固理论出发, 建立了激光快速成形柱状晶/等轴晶转变(CET)及一次枝距λ₁与有限元温度场耦合数值模型, 模拟了成形高度为2.8 mm的LRF薄壁试样凝固组织形态及分布. 结果表明: 316L不锈钢LRF组织由致密、均匀、外延生长的细长柱状晶组成, 一般不发生CET转变, 组织中λ₁在6.5-17 μm范围内, 且随熔覆高度的增加而逐渐增大, 模拟结果与实验符合很好. 在此基础上, 对成形高度为40 mm薄壁件的凝固组织形态及分布进行了预测.

关键词: 316L不锈钢 , laseapid forming (LRF) , microstructure , numerical simulation

沥青基碳/碳复合材料的组织特性

孙乐民 , 李贺军 , 张守阳

无机材料学报

以１ＫＰＡＮ基碳纤维为增强体、以调制中温煤沥青为基体前躯体，分别在常压下和高压（４０ＭＰａ、８０ＭＰａ）下制备出了沥青基碳／碳复合材料。借助偏光显微镜对碳／碳复合材料试样进行的微观组织的观察发现，碳基体中既有域组织，也有镶嵌组织，而焦炭主要为细镶嵌组织．偏光试样经过酸液氧化腐蚀处理后，利用电子显微镜对其扫描观察，发现各向异性区域呈现出流线组织特征，流线纹路的疏密与沥青碳化时的压力有关．压力越高，纹路越密实，表明碳层面的取向性也就越好．

关键词: 沥青 , carbon-carbon composites , microstructures , high-pressure impregnation-carbonization

燃烧合成TiC-Al₂O₃/Fe梯度材料及其抗热震行为

张卫方 , 陶春虎 , 习年生 , 韩杰才 , 杜善义

无机材料学报

采用自蔓延高温合成结合准热等静压（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备出了具有对称结构的ＴｉＣ－Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆｅ梯度材料，并对其抗热冲击及抗热疲劳行为进行了测试和分析·结果表明，ＳＨＳ／ＰＨＩＰ制备的ＴｉＣ－Ａｌ_２Ｏ_３／Ｆｅ梯度材料具有预期的梯度式组成，在热冲击和热疲劳实验过程中均无梯度层间横向贯穿裂缝，克服了传统陶瓷／金属直接接合界面的热应力剥落．

关键词: SHS/PHIP , FGM , microstructure , resisting thermal shock behavior

激光区熔Al₂O₃/Er₃Al₅O₁₂共晶自生复合陶瓷的组织与断裂韧性

邓杨芳 , 张军 , 苏海军 , 宋衎 , 刘林 , 傅恒志

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00841

采用激光区熔快速定向凝固技术制备出Al₂O₃/Er₃Al₅O₁₂(EAG)共晶自生复合陶瓷, 研究了不同激光扫描速率下材料的凝固组织特征及其演变规律, 并对其力学性能和增韧机制进行了分析. 结果表明: 激光区熔Al₂O₃/EAG由连续的Al₂O₃和EAG两相组成, 两相相互交错分布, 形成均匀的三维网状结构; 共晶间距细小, 在0.2~2.1μm之间, 并随着扫描速率的增加规律性地减小. 在低的扫描速率下, 微观组织呈现典型的层片状非规则共晶组织; 当扫描速率增至800μm/s时, 出现了胞状及EAG树枝晶. 共晶陶瓷的硬度和断裂韧性分别为18.7GPa和2.45MPa·m^1/2. 微观组织高度细化以及裂纹扩展过程中沿两相界面偏转、分叉等机制提高了材料的韧性.

关键词: 氧化物共晶陶瓷 , laser zone remelting , microstructure , fracture toughness

碳纳米管-TiB₂陶瓷基复合材料的制备与性能研究

张幸红 , 洪长青 , 韩杰才 , 张贺新 , 孟松鹤 , 曲伟

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00899

研究了用热压烧结(HP)方法制备TiB_2-xwt%CNT_s-5wt%Ni(x=0.1、0.3、0.5、1、4)复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构. 用XRD研究了其相组成, 用SEM观察了复合材料的断口形貌和裂纹扩展. 研究表明: 碳纳米管的加入使复合材料的硬度、弯曲强度和断裂韧性得到明显的提高, 并且在碳纳米管含量为0.5wt%左右时, 复合材料的硬度达到20.5GPa, 弯曲强度为496MPa, 断裂韧性达7.25MPa·m^1/2; 断口形貌分析表明碳纳米管主要分布于TiB₂颗粒的晶界处, 复合材料的增韧机制主要是碳纳米管的拔出机制和桥联机制.

关键词: 碳纳米管 , TiB2 ceramic matrix composite , mechanical properties , microstructure

CO₂+电磁搅拌复合堆焊梯度功能层的微观组织及性能研究

罗键王向杰赵国际王家序

金属学报

采用电磁控制CO₂焊接工艺在Q235低碳钢板上进行表面堆焊功能层的实验.通过对堆焊功能层进行SEM分析、硬度测量、耐磨性能和热机械性能测试, 研究了外加磁场对CO₂堆焊功能层的微观组织、硬度、耐磨性和热强硬性的影响规律. 结果表明: 在外加脉冲交变纵向磁场作用下, 堆焊功能层界面结构得到改善、微观组织被明显细化, 表面硬度和耐磨性有明显的提高, 堆焊功能层具有良好的热强硬性能.

关键词: CO₂堆焊 , electromagnetic stir , microstructuremechanical property , null

碳纳米管-ZrB₂-SiC陶瓷基复合材料的制备与性能研究

杨飞宇 , 张幸红 , 韩杰才 , 杜善义

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00950

研究了用热压烧结方法制备的不同碳纳米管(CNTs)含量的ZrB₂-SiC- xwt% CNTs (x=0、1.0、2.5、4.0) 复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构. 用TEM观察了试样的微观结构, 用SEM观察了试样断口形貌和裂纹扩展情况, 并对其强韧化机制进行了分析. 研究表明, 碳纳米管主要分布沉积在ZrB2颗粒内部, 形成内晶型结构, 在CNTs含量为2.5%时, 相对密度、维氏硬度和弯曲强度分别为99.6%、21.7GPa和542MPa, 断裂韧性达到6.10MPa·m^1/2. 碳纳米管加入后材料致密性提高、晶粒细化,所形成的内晶型结构是材料强度和韧性得以提高的原因.

关键词: 碳纳米管 , ZrB₂ based ceramic composite , microstructure , mechanical properties

相场方法模拟AZ31镁合金的静态再结晶过程

高英俊罗志荣胡项英黄创高

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00272

为了获得合金静态再结晶前的变形晶粒组织, 应用网格畸变模型与相场模型结合, 生成变形合金再结晶前的初始晶粒组织; 针对合金不同变形区域的特征和体系储存能分布不均匀的特点, 分别引入反映不同变形区域的储存能分布的权重因子和变形区域的特征状态因子, 构造多状态的非均匀自由能密度函数. 在此基础上,应用相场动力学方程模拟了AZ31镁合金的静态再结晶过程的微结构演化,系统地分析了再结晶转变动力学曲线和Avrami曲线, 以及储存能释放规律和再结晶晶粒尺度分布. 模拟得到的动力学规律符合JMAK理论, 所得的Avrami曲线可近似看成一条直线, 对应于真应变ε=0.25, 0.50, 0.75和1.00,该直线的平均斜率分别为2.45, 2.35, 2.19和2.15. Avrami时间指数随变形量的增加而降低. 变形程度大的合金, 储存能释放的速度快, 完成静态再结晶所需的时间短.基于本文提出的模型, 结合相场方法计算模拟所得的结果与已有的理论结果和实验结果符合良好.

关键词: 相场模型 , static recrystallization , plastic deformation , microstructure , AZ31 Mg alloy

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