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PMN-PFW基陶瓷的制备及介电性能研究
1
作者 屈绍波 张建帮 +2 位作者 刘志毅 裴志斌 田长生 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2002年第6期969-971,共3页
用二次合成法制备了 0 .2 4 Pb(Fe2 / 3W1 / 3) O3- 0 .0 6 Pb(Fe1 / 2 Nb1 / 2 ) O3- 0 .5 6 Pb(Mg1 / 3Nb2 / 3) O3- 0 .14 Pb Ti O3固溶体陶瓷 ,分别研究了预烧温度和烧结温度对其预烧粉体和陶瓷的相组成的影响 ,详细研究了烧结温度... 用二次合成法制备了 0 .2 4 Pb(Fe2 / 3W1 / 3) O3- 0 .0 6 Pb(Fe1 / 2 Nb1 / 2 ) O3- 0 .5 6 Pb(Mg1 / 3Nb2 / 3) O3- 0 .14 Pb Ti O3固溶体陶瓷 ,分别研究了预烧温度和烧结温度对其预烧粉体和陶瓷的相组成的影响 ,详细研究了烧结温度及掺锰对PMN- 展开更多
关键词 pmn-pfw基陶瓷 相组成 介电性能 掺锰 电容器
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铅基织构压电陶瓷的发展历程、现状与挑战 被引量：1
2
作者 吴杰 杨帅 +3 位作者 王明文 李景雷 李纯纯 李飞 《无机材料学报》 北大核心 2025年第6期575-586,共12页
压电材料是一种重要的信息功能材料,能够实现机械能与电能之间的相互转化。近年来,织构压电陶瓷技术已经成为研发新一代高性能压电材料的重要途径。通过调控晶粒的取向排布,织构压电陶瓷表现出类似压电单晶的优异压电性能和机电性能,并... 压电材料是一种重要的信息功能材料,能够实现机械能与电能之间的相互转化。近年来,织构压电陶瓷技术已经成为研发新一代高性能压电材料的重要途径。通过调控晶粒的取向排布,织构压电陶瓷表现出类似压电单晶的优异压电性能和机电性能,并具有良好的温度稳定性。同时,作为多晶陶瓷,织构陶瓷保留了传统陶瓷材料的制备加工简单、机械性能良好及适用共型异形等优点。本文围绕钛酸铅(PbTiO_(3),PT)基压电材料体系,从织构压电陶瓷制备技术、织构用籽晶模板以及织构压电陶瓷技术的发展历程和研究现状等方面,对相关研究结果进行系统梳理,总结织构压电陶瓷技术优势。在此基础上,分析了铅基织构压电陶瓷的模板筛选理论、织构陶瓷微观结构和宏观性能之间的构效关系,以及基于织构压电陶瓷的压电器件开发等方面存在的科学难题和未来挑战。本文旨在全面介绍织构压电陶瓷技术和理论,帮助研究者深入认识织构压电陶瓷技术,推动高性能压电陶瓷研发和制备技术发展,进而助力我国高端压电器件的创新和跨越发展。 展开更多
关键词 织构陶瓷 铅基压电材料 模板籽晶生长法 片状微晶模板 综述
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针刺陶瓷基复合材料孔隙缺陷参数化表征及其弹性参数预测
3
作者 孙士勇 李海林 王俊龙 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期20-27,67,共9页
针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结... 针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结构特征进行参数化表征,发现与单向层相比,网胎层孔隙率高,且孔隙等效直径大,但长宽比小。采用椭球拟合和多尺度建模方法,对材料的弹性性能进行了预测和分析,预测结果与实验结果相差约3.1%,具有较好的准确性。通过对孔隙参数的讨论发现:单向层孔隙在分布方向上具有较好的统一性,对纤维束长度方向弹性性能的削减程度低于对其他方向弹性性能的削减程度;相较而言,网胎层具有较高的孔隙率,通过改善工艺参数降低网胎层孔隙率,有利于进一步提高材料整体的弹性性能。 展开更多
关键词 针刺陶瓷基复合材料 X射线显微镜 孔隙缺陷表征 多尺度建模 弹性性能
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氮化硅基陶瓷刀具强韧化方法及其切削高温合金研究现状
4
作者 刘含莲 尹明越 +3 位作者 黄传真 季良刚 柳智栎 王冠群 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期14-24,共11页
氮化硅(Si_(3)N_(4))基陶瓷刀具因其较为优异的硬度、耐磨性和高温稳定性而被认为是切削高温合金的理想选择。然而,其强韧性不足限制了它更为广泛的应用。为应对这些挑战,研究人员在Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料体系中引入了多种增强相以... 氮化硅(Si_(3)N_(4))基陶瓷刀具因其较为优异的硬度、耐磨性和高温稳定性而被认为是切削高温合金的理想选择。然而,其强韧性不足限制了它更为广泛的应用。为应对这些挑战,研究人员在Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料体系中引入了多种增强相以提升其综合力学性能,为Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具的设计和应用提供了理论指导。本文详细综述了国内外对于Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料的强韧化方法,重点归纳总结了各类增强相对Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料力学性能的改善效果及机理;在此基础上,总结了近年来Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具在切削高温合金中的应用现状,并对Si_(3)N_(4)基陶瓷刀具材料体系及刀具切削性能研究的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 氮化硅基陶瓷刀具 断裂韧度 增强相 高温合金 切削性能
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利用高熵组分对NaNbO_(3)基介电陶瓷改性的研究
5
作者 周毅 沈亚威 《中国陶瓷》 北大核心 2025年第4期18-23,共6页
利用固态反应烧结法制备了添加不同含量高熵组分的NaNbO_(3)基介电陶瓷材料,所选高熵组分为(Mg_(0.2)Ca_(0.2)Bi_(0.2)Na_(0.2)Ba_(0.2))TiO_(3)。利用XRD开展了物相结构分析,结果表明高熵组分较好地固溶进钙钛矿结构的主晶相NaNbO_(3)... 利用固态反应烧结法制备了添加不同含量高熵组分的NaNbO_(3)基介电陶瓷材料,所选高熵组分为(Mg_(0.2)Ca_(0.2)Bi_(0.2)Na_(0.2)Ba_(0.2))TiO_(3)。利用XRD开展了物相结构分析,结果表明高熵组分较好地固溶进钙钛矿结构的主晶相NaNbO_(3)中。利用SEM分析陶瓷的微观形貌,表明高熵组分起到了细化晶粒的效果,但是当高熵组分含量超过0.3时晶粒会发生取向生长,形成棒状晶,使结构均匀化程度降低。介电常数与损耗随频率而降低,呈现MaxwellWagner型频谱特征。当高熵组分含量在0.2时,即0.8NaNbO_(3)-0.2 (Mg_(0.2)Ca_(0.2)Bi_(0.2)Na_(0.2)Ba_(0.2))TiO_(3)体系陶瓷中,获得了最高应用电场160 kV/cm、最高饱和极化强度13.3μC/cm^(2)、最低剩余极化强度1.5μC/cm^(2)、最高可释放能量密度0.85 J/cm^(3)、最大能量效率72.6%的最佳性能水平。 展开更多
关键词 高熵组分 NaNbO_(3)基陶瓷 介电性能 极化曲线 储能特性
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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料低成本制备工艺研究进展 被引量：1
6
作者 商剑钊 吴小飞 +5 位作者 曹晔洁 吕云蕾 李精鑫 王晶 董宁 刘永胜 《材料工程》 北大核心 2025年第1期15-27,共13页
连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺... 连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状,总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状,围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述,提出了低成本制备工艺的未来研究方向,如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体,可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。 展开更多
关键词 连续纤维增强陶瓷基复合材料 制备工艺 低成本 反应熔渗 纳米浆料浸渗瞬时共晶
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光伏切削废硅粉反应烧结制备氮化硅基陶瓷
7
作者 俞景阳 李京伟 +7 位作者 林银河 陈晨 冉高涛 汪大亚 侯欢健 汤文明 鲁颖炜 罗派峰 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第9期166-177,共12页
随着光伏产业的发展,多晶硅片的需求迅速增长。现有多晶硅片制备工艺产生大量切削废硅粉,引起环境污染和资源浪费问题,因此切削硅粉的处理问题亟待解决。以光伏切削硅粉为原料,氧化铝、氧化钇和氧化钙为烧结助剂,通过反应烧结制备氮化... 随着光伏产业的发展,多晶硅片的需求迅速增长。现有多晶硅片制备工艺产生大量切削废硅粉,引起环境污染和资源浪费问题,因此切削硅粉的处理问题亟待解决。以光伏切削硅粉为原料,氧化铝、氧化钇和氧化钙为烧结助剂,通过反应烧结制备氮化硅基陶瓷。研究了原料中切削硅粉与烧结助剂含量、烧结助剂组分间的配比、烧结温度和保温时间对Si_(3)N_(4)基陶瓷烧结的影响。在原料配比为Si∶Al_(2)O_(3)∶Y_(2)O_(3)∶CaO=70∶16∶6∶8,烧结温度为1550℃,保温时间为16 h的条件下,制备的氮化硅基陶瓷的硬度达到了3.23 GPa,开气孔率为5.89%,实现了光伏切削硅粉的回收利用。 展开更多
关键词 光伏切削硅粉 反应烧结 氮化硅基陶瓷 烧结助剂 硬度 开气孔率
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碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述
8
作者 尹泽坤 梅雪松 崔健磊 《航空制造技术》 北大核心 2025年第14期42-63,共22页
碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研... 碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研究现状,包括连续激光和长/短脉冲激光加工及超快脉冲激光加工在该材料加工领域中的现状,并探讨了气体、液体、超声振动、电磁等多种能场复合激光加工方法对加工质量的提升效果,分析了激光加工过程中存在的热影响区、氧化层、层间开裂、纤维拔出等关键问题,总结了当前多能场协同加工CMC-SiC的研究成果,为促进多能场复合加工技术的深入发展与应用提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅 陶瓷基复合材料(CMC) 激光加工 复合能场 激光钻孔
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AgCuTi合金钎料钎焊制备陶瓷基覆铜板的研究进展
9
作者 孙会彪 金石磊 +2 位作者 马峰岭 李震奇 吴子华 《机械工程材料》 北大核心 2025年第5期18-24,共7页
活性金属钎焊覆铜通过将铜板、活性金属钎料和陶瓷基板组合成“三明治”结构,再施以高温实现铜与陶瓷的连接。AgCuTi合金钎料是活性金属钎焊制备覆铜板时的主流钎料,制备的陶瓷基覆铜板具有良好的导热性能和较高的结合强度。综述了钎焊... 活性金属钎焊覆铜通过将铜板、活性金属钎料和陶瓷基板组合成“三明治”结构,再施以高温实现铜与陶瓷的连接。AgCuTi合金钎料是活性金属钎焊制备覆铜板时的主流钎料,制备的陶瓷基覆铜板具有良好的导热性能和较高的结合强度。综述了钎焊时AgCuTi合金钎料对陶瓷基板和铜板的润湿作用以及产生的界面反应;归纳总结了AgCuTi合金钎料钎焊陶瓷基覆铜板时的应用形式与优缺点,以及陶瓷基覆铜板焊层空洞率与热循环可靠性的影响因素。指出未来研究方向应集中在低银、无银钎料研发以及调节工艺参数以减少焊层空洞等方面。 展开更多
关键词 AgCuTi合金钎料 陶瓷基覆铜板 润湿能力 界面反应 空洞 热循环可靠性
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单颗磨粒划擦SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料的试验研究
10
作者 印文典 余泽 +4 位作者 陈伟 钟明 金琳嵩 马德云 黄鑫 《工具技术》 北大核心 2025年第5期35-40,共6页
针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料去除机理研究需求,开展金刚石划擦SiC_(f)/SiC复合材料试验,系统地研究划擦过程中划擦力的影响,分析不同加工方向和划擦参数对材料去除机制。结果表明,划擦力影响大小排列顺序为划擦深度、划擦速度和划擦... 针对SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料去除机理研究需求,开展金刚石划擦SiC_(f)/SiC复合材料试验,系统地研究划擦过程中划擦力的影响,分析不同加工方向和划擦参数对材料去除机制。结果表明,划擦力影响大小排列顺序为划擦深度、划擦速度和划擦角度。当划擦方向与纤维方向成0°时,可得到最小的划擦力和较好的表面质量。当划擦方向与纤维方向成45°或90°时,金刚石压头会影响SiC_(f)/SiC复合材料表面质量。这主要是因为SiC_(f)/SiC复合材料主要的材料去除方式是脆性断裂,其特征是纤维直接断裂、基体破碎、纤维拔出。在实际加工中,可通过控制加工方向与纤维方向、控制磨削深度等加工参数提高表面质量。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料(CMC) 材料去除机制 材料损伤机制 划擦力
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考虑热-力耦合影响的陶瓷基复合材料涡轮导向叶片热应力分析
11
作者 刘晗霄 尤超 +2 位作者 吴奇宇 高希光 宋迎东 《推进技术》 北大核心 2025年第7期313-326,共14页
在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、... 在陶瓷基复合材料(CMC)涡轮导向叶片的结构设计中,降低热应力水平是重要设计目标,需要开展CMC热、力学性能的综合调控。本文针对2.5D斜纹机织CMC(SiC/SiC),建立了能够反映真实细观结构特征的代表性体积单元(RVE)模型,开展了CMC等效热、力性能(包括各向异性导热系数、线热膨胀系数和弹性模量)预测并加以试验验证。而后,基于参数化代表性体积单元模型开展了CMC热、力性能受编织参数影响的敏感性分析,筛选了影响CMC各向异性热、力性能的敏感设计参数。结果表明,对于2.5D机织CMC,等效热膨胀系数对编织参数的影响较小;而纱线厚度则是影响CMC面内导热系数及弹性模量的主要因素。在此基础上,选取了四组代表性2.5D机织参数,将其分别作为CMC涡轮导向叶片的叶身预制体方案,并分别针对无冷却和采用对流冷却的CMC叶片开展气热耦合与热应力分析,研究CMC各向异性热、力性能参数对叶片温度及热应力水平的耦合影响关系。研究表明,在对流冷却条件下,通过调整编织参数以增大叶身厚度方向导热系数,使叶身内外表面平均温度差降低24%,叶身内外表面平均周向热应力分别降低31%和38%。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 涡轮导向叶片 热应力 代表性体积单元 热-力耦合
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烧结温度和铌、锰掺杂量对钛酸铅钡基高居里点PTC陶瓷阻温特性的影响
12
作者 莫志伟 王焕平 +5 位作者 李登豪 林孝杰 马红萍 高照 蒋宗恒 徐时清 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期29-35,共7页
向钛酸钡陶瓷中掺入铅、锶、钙、铌、锰后,采用固相反应法制备了铌、锰共掺钛酸铅钡基高居里点正温度系数(PTC)陶瓷,研究了不同烧结温度(1250~1310℃)下铌、锰的复合掺杂(物质的量分数分别为0.0020~0.0030,0.0008~0.0025)对陶瓷微观结... 向钛酸钡陶瓷中掺入铅、锶、钙、铌、锰后,采用固相反应法制备了铌、锰共掺钛酸铅钡基高居里点正温度系数(PTC)陶瓷,研究了不同烧结温度(1250~1310℃)下铌、锰的复合掺杂(物质的量分数分别为0.0020~0.0030,0.0008~0.0025)对陶瓷微观结构、体积密度和阻温特性的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,掺杂不同物质的量分数锰或铌的陶瓷的体积密度均先升后降,当烧结温度在1290℃,体积密度均最大,结构均为纯钙钛矿结构。当烧结温度为1290℃时,随着锰掺杂量的增加,陶瓷的体积密度先升后降,晶粒尺寸增加,室温电阻率增大,升阻比和温度系数基本呈先增后减的趋势,居里温度稳定为271~280℃;随着铌掺杂量的增加,陶瓷的体积密度先增后减,晶粒尺寸减小,升阻比和温度系数先增大后减小,室温电阻率先减小后增大,居里温度稳定在270~281℃。当烧结温度为1290℃,掺杂锰和铌的物质的量分数分别为0.0010,0.0024时,陶瓷的阻温特性最佳,升阻比和温度系数最大,分别为7.011×10^(3)和20.19%,室温电阻率为2.13×10^(3)Ω·cm,居里温度为281℃,此时晶粒尺寸均匀,体积密度最大。 展开更多
关键词 钛酸铅钡基PTC陶瓷 铌-锰共掺 高居里点 阻温特性
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氮化硅基陶瓷材料微波烧结参数实验优化
13
作者 徐伟伟 张作轩 +1 位作者 朱松青 殷增斌 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期435-443,共9页
微波烧结技术已被广泛应用于陶瓷材料的制备中,然而微波烧结的氮化硅基陶瓷材料存在性能一致性差、升温过程功率波动大等问题。为此,通过仿真比较了微波烧结腔有无负载、不同试样放置方式下电场和温度场的分布特性,分析了微波功率对电... 微波烧结技术已被广泛应用于陶瓷材料的制备中,然而微波烧结的氮化硅基陶瓷材料存在性能一致性差、升温过程功率波动大等问题。为此,通过仿真比较了微波烧结腔有无负载、不同试样放置方式下电场和温度场的分布特性,分析了微波功率对电场和温度场分布的影响规律,提出了微波烧结功率选择原则,通过实验研究比较了各温度段升温速率及匹配功率对陶瓷力学性能的影响。结果表明:微波场中添加负载、试样紧密排列有助于提高电场均匀性,在0~800℃、800~1400℃、1400~1650℃温度段分别选择升温速率80℃/min、50℃/min和25℃/min,各温度段匹配的功率分别选择1600 W、1800 W和2200 W,可获得力学性能最佳的氮化硅基陶瓷材料,其维氏硬度达(18.278±0.233)GPa,断裂韧度达(8.588±0.165)MPa·m^(1/2),与匀速升温工艺相比,材料硬度提高14.8%,韧度提高22.5%,且该调控策略能有效提高陶瓷材料力学性能的一致性。 展开更多
关键词 氮化硅基陶瓷 微波烧结 调控策略 微波功率
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陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘各向异性导热系数赋值及其导热特性研究
14
作者 张泽宇 陶志 +1 位作者 宋立明 李军 《推进技术》 北大核心 2025年第8期175-187,共13页
为了获得陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘的导热特性预测方法并揭示其导热机理,本文提出了一种基于前缘半圆柱模型的微观导热系数赋值方法。通过数值仿真方法研究了2.5D编织CMC前缘的导热特性,对微观模型和宏观模型的温度场波动的预测精度... 为了获得陶瓷基复合材料涡轮叶片前缘的导热特性预测方法并揭示其导热机理,本文提出了一种基于前缘半圆柱模型的微观导热系数赋值方法。通过数值仿真方法研究了2.5D编织CMC前缘的导热特性,对微观模型和宏观模型的温度场波动的预测精度进行比较,并基于微观模型进一步探究了基体导热系数、纤维主导热系数、纤维副导热系数变化对CMC前缘温度分布的影响规律。结果表明,相比于宏观模型,微观CMC前缘模型能更准确地预测局部热点和温度波动情况,且宏观模型对最高温度的预测偏小,可达27.1K。基体导热系数、纤维主导热系数和纤维副导热系数的变化对CMC前缘的温度分布和均温性都有显著的影响。基体导热系数的增加导致温度水平不均匀度减小84%,显著提高水平均温性。纤维的主导热系数和副导热系数的变化对垂直方向均温性有显著影响,变化幅度分别为276%和58.8%。特别是,纤维主导热系数增加导致中间位置局部热点消失,纤维副导热系数增加会导致高温区域位置发生迁移。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 涡轮叶片 前缘 各向异性导热系数 传热性能
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钢筋在含废弃陶瓷的纤维增强水泥基材料中的腐蚀行为
15
作者 金哲诚 闫新宇 +1 位作者 张春亮 吴立朋 《混凝土》 北大核心 2025年第2期64-68,共5页
将陶瓷废弃物应用到水泥基材料制备中,具有一定的环境效益。以磨细陶瓷粉替代10%水泥,陶瓷砂完全替代河砂,并加入不同体积分数的聚乙烯醇(PVA)纤维,制备了一种水泥基复合材料。基于电加速锈蚀试验,采用交流阻抗谱(EIS)、线性极化(LPR)... 将陶瓷废弃物应用到水泥基材料制备中,具有一定的环境效益。以磨细陶瓷粉替代10%水泥,陶瓷砂完全替代河砂,并加入不同体积分数的聚乙烯醇(PVA)纤维,制备了一种水泥基复合材料。基于电加速锈蚀试验,采用交流阻抗谱(EIS)、线性极化(LPR)等测试方法,研究了钢筋在该复合材料中的腐蚀行为。结果表明:在加速腐蚀24 h、48 h后,1.0%、1.6%的PVA纤维体积掺量下,试块的抗杂散电流腐蚀性能较为突出。在此基础上使用防水修复涂层强化其抗锈蚀性能,发现涂层试块内部钢筋腐蚀电流密度始终低于1μA/cm^(2),防水修复涂层显著降低了钢筋腐蚀风险;随着腐蚀时间延续,防护效果越明显。 展开更多
关键词 废弃陶瓷 纤维增强水泥基材料 电化学方法 钢筋锈蚀
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烧结温度对热压烧结TiCN基金属陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响
16
作者 韩优龙 黄传真 +1 位作者 刘含莲 刘盾 《工具技术》 北大核心 2025年第4期46-50,共5页
利用热压烧结工艺研制一种新型TiCN基金属陶瓷刀具材料,研究烧结温度对TiCN基金属陶瓷刀具材料的力学性能和微观组织的影响。结果表明,当烧结温度在1450℃以上时,刀具的力学性能优于1450℃以下烧结温度的金属陶瓷刀具材料。在较低烧结... 利用热压烧结工艺研制一种新型TiCN基金属陶瓷刀具材料,研究烧结温度对TiCN基金属陶瓷刀具材料的力学性能和微观组织的影响。结果表明,当烧结温度在1450℃以上时,刀具的力学性能优于1450℃以下烧结温度的金属陶瓷刀具材料。在较低烧结温度下,晶粒并未充分长大,晶界间结合不牢,易发生晶间断裂。当烧结温度为1450℃和保温时间为30 min时,刀具的力学性能最优,其硬度为19.52 GPa,断裂韧度为7.14 MPa·m^(1/2),抗弯强度为726.35 MPa,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂模式。本研究结果对新型金属陶瓷刀具材料的烧结优化具有指导意义。 展开更多
关键词 烧结温度 力学性能 微观组织 热压烧结 TiCN基金属陶瓷
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AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
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作者 耿东森 佘俊杰 +4 位作者 许雨翔 项燕雄 贺鹏 梅海娟 王启民 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期49-56,共8页
Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉... Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术被认为是改善Ti(C,N)基金属陶瓷性能的重要手段。为此,本文采用阴极弧蒸发法在Ti(C,N)基金属陶瓷表面分别沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、洛氏硬度计、纳米压痕仪、摩擦磨损试验、氧化试验以及车削试验,系统研究了表面涂层对金属陶瓷力学性能、摩擦性能、抗氧化性能以及切削性能的影响规律。试验结果表明:AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层呈现出单相面心立方结构,硬度分别为33.9±0.8 GPa和36.1±1.6 GPa,显著高于Ti(C,N)基金属陶瓷基体的27.4±1.7 GPa。同时,表面涂层可有效改善Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性,使其从9.8±0.18 MPa·m^(1/2)分别提升至10.5±0.08 MPa·m^(1/2)(AlTiN)和10.8±0.05 MPa·m^(1/2)(AlTiN/AlCrN)。较高硬度和H^(3)/E^(2)值的表面涂层显著提升了Ti(C,N)基金属陶瓷的耐磨性,其中AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷的磨损率最低,仅为2.8×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。此外,经过沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷表现出优异的抗氧化性能,在800℃下氧化5 h后其氧化层厚度分别降低至~185 nm和~65 nm。由于具有更高的硬度、低的摩擦因数以及优异抗氧化性,经过沉积AlTiN/AlCrN涂层后金属陶瓷刀具的切削寿命较无涂层刀具提升了~75%。本研究揭示了表面涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨性、高温抗氧化性以及切削寿命的影响规律,有效改善了Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能,为高性能金属陶瓷刀具的开发设计提供了理论依据和技术支撑,有望进一步推动其在高速切削加工领域的规模化应用。 展开更多
关键词 TI(C N)基金属陶瓷 物理气相沉积(PVD)涂层 力学性能 摩擦性能 切削性能
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(Ti,W)C对超细Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和力学性能的影响
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作者 贺逢源 熊健松 +4 位作者 董定乾 熊萧 陈鑫辉 任少杰 熊慧文 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第1期56-65,共10页
采用低压烧结制备不同(Ti,W)C固溶体粉末含量的超细Ti(C,N)基金属陶瓷,并系统研究了(Ti,W)C对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。研究表明:使用(Ti,W)C替代TiC+WC可导致金属陶瓷组织中白芯/环结构的形成,抑制黑芯/环结构的形... 采用低压烧结制备不同(Ti,W)C固溶体粉末含量的超细Ti(C,N)基金属陶瓷,并系统研究了(Ti,W)C对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。研究表明:使用(Ti,W)C替代TiC+WC可导致金属陶瓷组织中白芯/环结构的形成,抑制黑芯/环结构的形成,同时硬质相形貌由立方形向球形转变;并且在保持抗弯强度不变的情况下,可提高金属陶瓷的维氏硬度和断裂韧性。低(Ti,W)C含量(2.5%~10%)条件下,随着(Ti,W)C含量的增加,金属陶瓷的黑芯尺寸减小,白芯/灰环结构增多,(Ti,W)C的加入使组织更加均匀,增强了晶粒间结合力;金属陶瓷硬度逐渐升高,抗弯强度和断裂韧性均先提升后降低,当(Ti,W)C含量为7.5%时,金属陶瓷具有最优异的综合力学性能,抗弯强度和断裂韧性分别为2212 MPa和9.0 MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 超细Ti(C N)基金属陶瓷 (TI W)C 固溶体粉末 低压烧结 微观组织 力学性能
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纳米黏结剂添加量对(85Cu-15Ni) / NiFe_(2)O_(4) 基 金属陶瓷性能的影响
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作者 王永麒 肖峰 +3 位作者 王雪芹 王永庆 钱映 张志刚 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第3期266-270,共5页
采用两步烧结法制备纳米黏结剂/(85Cu-15Ni)/NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷材料,重点研究了纳米黏结剂添加量(质量分数,下同)对(85Cu-15Ni)/NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷致密度、抗弯强度、抗热震性和耐腐蚀性的影响.研究结果表明:随着纳米黏结... 采用两步烧结法制备纳米黏结剂/(85Cu-15Ni)/NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷材料,重点研究了纳米黏结剂添加量(质量分数,下同)对(85Cu-15Ni)/NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷致密度、抗弯强度、抗热震性和耐腐蚀性的影响.研究结果表明:随着纳米黏结剂添加量的增加,金属陶瓷晶粒结合变紧密,气孔数量减少;当纳米黏结剂添加量为2%时,气孔率达到最小值4.82%,此时金属陶瓷的抗弯强度达到最大值71.21 MPa,一次热震后强度剩余率为98.13%,表现出良好的抗热震性;当纳米黏结剂添加量超过2%时,金属陶瓷容易过度烧结,导致晶粒过度生长,出现较大的畸变晶粒,从而形成晶内气孔或微裂纹,降低了金属陶瓷的力学性能和耐腐蚀性能. 展开更多
关键词 (85Cu-15Ni)/NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷 纳米黏结剂 气孔率 抗弯强度 耐腐蚀性
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连续纤维增强陶瓷基复合材料层间Ⅰ型断裂损伤演化及其电阻率响应分析
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作者 崔巍 彭欢玲 +1 位作者 王红伟 雷红梅 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期82-88,共7页
二维连续纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域重要的应用材料,然而层间断裂严重约束了该类材料的使用。为监测和评估材料层间Ⅰ型断裂韧性,开展了层间Ⅰ型断裂的直流电势降试验,获取了层间Ⅰ型裂纹起始及扩展时的加载数据及相应测点... 二维连续纤维增强陶瓷基复合材料是航空航天领域重要的应用材料,然而层间断裂严重约束了该类材料的使用。为监测和评估材料层间Ⅰ型断裂韧性,开展了层间Ⅰ型断裂的直流电势降试验,获取了层间Ⅰ型裂纹起始及扩展时的加载数据及相应测点的电势降数据,并通过建立力-电模型定量分析了相关特征变化发生的原因。试验结果表明:在裂纹起始阶段,即加载曲线线性转非线性的拐点位置,预制裂纹尖端位置电势降发生了平滑-抬升的变化;裂纹的进一步扩展引起纤维的脱附及断裂,在电势降变化曲线上表现为抬升曲率的增加;当裂纹扩展受到阻力时,如Z-pin拔出及次生裂纹产生,将明显减缓电势降曲线的抬升。最后,结合试验数据证明了所提出力-电模型的合理性。研究结果对于应用材料电学特性监测和评估层间Ⅰ型断裂韧性具有一定的指导和参考价值。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 电学特性 分层破坏 无损监测
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