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尿素溶液法合成纳米AlN粉体

人工晶体学报 2017年第5期46卷 915-920页

作者：黄雄程艳玲林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

以尿素为固体氮源,甲醇为溶剂,AlCl_3·6H_2O为铝源,采用尿素溶液法制备了纳米AlN粉体。采用FT-IR对前驱盐进行了结构分析,并通过XRD和SEM分别对最终煅烧产物进行了结构和形貌的表征。重点研究了尿素/金属摩尔比R值和煅烧温度对合成产... 详细信息

以尿素为固体氮源,甲醇为溶剂,AlCl_3·6H_2O为铝源,采用尿素溶液法制备了纳米AlN粉体。采用FT-IR对前驱盐进行了结构分析,并通过XRD和SEM分别对最终煅烧产物进行了结构和形貌的表征。重点研究了尿素/金属摩尔比R值和煅烧温度对合成产物的晶体结构和形貌的影响。结果发现:AlN的纯度随R值的增加而增大,R值大于6可以获得单一AlN相,R值小于6获得AlN和Al2O3的混合相;此外,R值也直接影响到AlN纳米粉体和团聚颗粒的形貌,所制备AlN纳米粉体的粒径和团聚的球状颗粒的粒径随R值的增加出现细化的趋势。

关键词：纳米Al N 尿素尿素溶液法团聚

三元过渡金属硼化物Os_(1-x)Ru_xB_2的制备及其结构和性能研究

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无机材料学报 2018年第7期33卷 787-792页

作者：邹灿辉龙莹郑鑫张锦阳林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

以高纯锇(Os)、钌(Ru)、硼(B)粉为原料,在常温常压下采用机械化学法制备了三元过渡金属硼化物Os_(1-x)Ru_xB_2粉末,并对合成的粉末进行无压烧结使其致密化。研究了机械化学法合成Os_(1-x)Ru_xB_2的反应过程、Ru含量对Os B2相结构的影响... 详细信息

以高纯锇(Os)、钌(Ru)、硼(B)粉为原料,在常温常压下采用机械化学法制备了三元过渡金属硼化物Os_(1-x)Ru_xB_2粉末,并对合成的粉末进行无压烧结使其致密化。研究了机械化学法合成Os_(1-x)Ru_xB_2的反应过程、Ru含量对Os B2相结构的影响、合成粉末的热稳定性及烧结后块体材料的力学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Os_(1-x)Ru_xB_2粉末及块体的相成分、表面形貌和微观结构进行表征,并通过维氏硬度计测得其烧结后块体材料的显微硬度。实验结果表明:合成过程中生成了中间产物Os_(1-x)Ru_xB_(1.1),随着球磨时间的延长有少量Os_(1-x)Ru_xB_2生成,球磨24 h后合成粉末的主相为Os_(1-x)Ru_xB_2,继续球磨到40 h,粉末中相成分不再发生变化。当x≤0.1时,合成粉末的主相为六方结构Os_(1-x)Ru_xB_2;而当x≥0.15时,合成粉末的主相为正交结构的Os_(1-x)Ru_xB_2。经1450℃(保温1 h)热处理后的粉末中有部分六方结构的Os_(1-x)Ru_xB_2向正交结构发生相变,并生成了低硼化物(Os_(1-x)Ru_x)2B3。合成的Os B2和Os0.85Ru0.15B2粉末经1700℃无压烧结后颗粒呈板条状,其致密度均为85%左右,在0.49 N载荷下测得其硬度分别(27±2)GPa和(21±1)GPa。

关键词：超硬材料机械化学法过渡金属硼化物固溶

低温热压制备高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)-SiC_(w)-ZrB_(2)陶瓷

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硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1527-1532页

作者：陈志伟郭伟明罗嗣春林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

通常低温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性;而高温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性。为了获得高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)陶瓷,添加20%SiC_(w)(SiC晶须,体积分数)和2.5%ZrB_(2),在150... 详细信息

通常低温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性;而高温热压烧结的Si_(3)N_(4)陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性。为了获得高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)陶瓷,添加20%SiC_(w)(SiC晶须,体积分数)和2.5%ZrB_(2),在1500℃低温热压制备了Si_(3)N_(4)基陶瓷,开展其相组成、致密度、显微结构和力学性能研究,并与1800℃高温热压烧结Si_(3)N_(4)进行了对比研究。结果表明:SiC_(w)的引入阻碍了Si_(3)N_(4)低温致密化,致密度从97.9%降低到92.9%,Vickers硬度从20.5 GPa降低到16.4 GPa,断裂韧性从2.9 MPa·m^(1/2)增加到3.4 MPa·m^(1/2)。同步引入SiC_(w)和ZrB_(2),则促进α-Si_(3)N_(4)向β-Si_(3)N_(4)的相变,致密度仍在97.5%,硬度和韧性分别为20.7 GPa和5.1 MPa·m^(1/2)。与低温烧结Si_(3)N_(4)陶瓷相比,Si_(3)N_(4)-SiC_(w)-ZrB_(2)陶瓷的硬度未降低,而韧性大幅提升;与高温烧结Si_(3)N_(4)陶瓷相比,硬度大幅提升。通过结合SiC_(w)、ZrB_(2)以及低温热压,实现了高硬度、高韧性Si_(3)N_(4)基陶瓷的制备,有望进一步推动其在陶瓷结构件领域的应用。

关键词：氮化硅碳化硅晶须硼化锆低温热压烧结显微结构力学性能

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氧化锆增韧氧化铝基陶瓷刀具的制备及其切削性能

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硅酸盐学报 2016年第9期44卷 1347-1351页

作者：吴利翔王宏建郭伟明邢宇东林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

以α-Al2O3、Zr O_2、Ce O_2粉体为原料,在1 550℃烧结制备了含有10%(体积分数)、20%、30%的ZrO_2–CeO_2[Ce O_212%(摩尔分数),Zr O_288%]增韧Al2O3陶瓷样品。分析了样品相对密度、硬度、抗弯强度及断裂韧性。结果表明,在1 550℃烧结... 详细信息

以α-Al2O3、Zr O_2、Ce O_2粉体为原料,在1 550℃烧结制备了含有10%(体积分数)、20%、30%的ZrO_2–CeO_2[Ce O_212%(摩尔分数),Zr O_288%]增韧Al2O3陶瓷样品。分析了样品相对密度、硬度、抗弯强度及断裂韧性。结果表明,在1 550℃烧结条件下制备的30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品致密度只有97.5%,而在1 600℃烧结时,致密度达到99.6%。在1 550℃烧结时,Zr O_2增韧Al2O3陶瓷材料都残留少量m-Zr O_2,而在1 600℃烧结时,样品中m-Zr O_2完全转化为t-Zr O_2,随着Zr O_2含量增加,材料致密度、硬度及断裂韧性均有所降低,弯曲强度先上升后下降。用Al2O3陶瓷刀具材料高速切削灰铸铁时,发现添加10%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的切削性能优于其它材料。在1 550℃烧结制备的10%、20%和30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的主要磨损机理都为磨粒磨损与黏结磨损,而1 600℃烧结制备的30%ZrO_2–CeO_2增韧Al2O3陶瓷样品的主要磨损机理为磨粒磨损。

关键词：氧化铝陶瓷刀具氧化锆增韧灰铸铁切削性能

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晶粒向心取向织构化SiAlON陶瓷

硅酸盐学报 2023年第12期51卷 3144-3151页

作者：肖水清谭大旺李卫郭伟明林华泰岭南师范学院机电工程学院广东湛江524048 广东工业大学机电工程学院广州510006

采用放电等离子快速加热,通过外径限制环压缩法进行烧结–锻造,获得了晶粒向心取向的织构化SiAlON陶瓷,并对其显微结构、织构化程度和力学性能各向异性特点进行了分析。结果表明,SiAlON陶瓷棒状晶粒c轴(长轴)高度平行于圆柱样品的直径方... 详细信息

采用放电等离子快速加热,通过外径限制环压缩法进行烧结–锻造,获得了晶粒向心取向的织构化SiAlON陶瓷,并对其显微结构、织构化程度和力学性能各向异性特点进行了分析。结果表明,SiAlON陶瓷棒状晶粒c轴(长轴)高度平行于圆柱样品的直径方向,形成辐射状取向。在垂直加压方向和平行径向的截面,SiAlON陶瓷晶粒的c轴与径向夹角的平均值分布为19.2°和9.9°,向心取向织构化程度为0.79。在垂直加压方向截面的硬度比垂直径向截面的硬度高12%左右,达到17.85 GPa;抗弯强度在断裂面垂直径向时比断裂方向平行径向高57%左右,为1 341 MPa;断裂韧性在裂纹扩展垂直径向时比平行径向的高74%左右,为6.27 MPa·m^(1/2)。

关键词： SiAlON 织构化向心取向各向异性

球磨时间对MA-SPS法制备FeCoCrAlNiB高熵合金微观结构、硬度和断裂韧性的影响

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材料科学与工艺 2022年第5期30卷 82-89页

作者：李志聪龙莹车金涛林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备FeCoCrAlNiB高熵合金。研究球磨时间(1、5、10、20、30和40 h)对合金相成分、微观结构、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:高能球磨过程中各金属元素的合金化顺序为Al→Co→Ni... 详细信息

采用机械合金化(MA)和放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备FeCoCrAlNiB高熵合金。研究球磨时间(1、5、10、20、30和40 h)对合金相成分、微观结构、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:高能球磨过程中各金属元素的合金化顺序为Al→Co→Ni→Fe→Cr;混合粉末球磨20 h后基本形成了单一的BCC固溶体相,其颗粒尺寸约为20μm。对不同球磨时间的混合粉末进行SPS烧结,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金主要由无序BCC+B2(Al-Ni)固溶体相和硼化物相(Fe_(2)B等)组成。随着球磨时间的延长,合金中硼化物相含量先减少后增加并主要以网状形式分布,BCC相含量则与之相反;合金硬度随球磨时间的延长逐渐提高,主要是因为合金元素间固溶程度越来越高,硼化物相逐渐增多;但硼化物形成的网状结构会破坏基体的连续性,导致合金断裂韧性逐渐降低。当球磨时间为20 h时,获得的FeCoCrAlNiB高熵合金的维氏硬度(HV)为(10.9±0.2)GPa,断裂韧性(K_(IC))为(4.4±0.2)MPa·m^(1/2),表现出最优的综合性能。

关键词：高熵合金机械合金化放电等离子烧结球磨时间硼化物

TaC对Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷的物相、显微结构和力学性能的影响

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复合材料学报 2022年第10期39卷 4927-4934页

作者：劳振勇郭伟明罗展鹏谭大旺林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

为了制备高硬度高韧性的Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷,采用1 600℃真空无压烧结制备了含TaC的Ti(C_(0.7)N_(0.3))-WC-Mo_(2)C-VC-AlN-Ni/Co系金属陶瓷,研究了不同TaC含量(0wt%、5wt%、10wt%、15wt%)对金属陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响。结果表明,随着TaC含量增加,Ti(C_(0.7)N_(0.3))(200)主峰逐渐向低角度偏移,环形相的厚度逐渐增大,金属陶瓷的维氏硬度和断裂韧性均先增大后减小。当TaC含量为10wt%时,核芯相细化,尺寸离散度最小,环形相发育更完整且均匀,金属陶瓷获得最高的维氏硬度和断裂韧性,分别为(17.79±0.15) GPa和(10.20±0.39) MPa·m^(1/2)。

关键词： Ti(C_(0.7)N_(0.3))基金属陶瓷 TaC 物相显微结构力学性能

B_4C/TiB_2复相陶瓷硬度压痕的尺寸效应

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材料研究学报 2017年第12期31卷 894-900页

作者：郭伟明谭大旺吴利翔林华泰伍尚华广东工业大学机电工程学院广州510006

研究了热压烧结的80%(体积分数,下同)B_4C/TiB_2和20%B_4C/TiB_2复相陶瓷的压痕形貌和硬度压痕的尺寸效应。与20%B_4C/TiB_2相比,80%B_4C/TiB_2具有更高的致密度和硬度,但是其断裂韧性较低。两个样品的硬度均显示出显著的硬度压痕尺寸效... 详细信息

研究了热压烧结的80%(体积分数,下同)B_4C/TiB_2和20%B_4C/TiB_2复相陶瓷的压痕形貌和硬度压痕的尺寸效应。与20%B_4C/TiB_2相比,80%B_4C/TiB_2具有更高的致密度和硬度,但是其断裂韧性较低。两个样品的硬度均显示出显著的硬度压痕尺寸效应(ISE),即随着载荷的增加硬度逐渐下降。但是对于80%B_4C/TiB_2样品,在载荷增加过程中出现的裂纹导致其硬度值在局部载荷范围内稍微增大。理论模拟结果表明,两个样品的ISE现象与所选定的理论模型都较为符合,其中用MPSR模型对硬度测量值的拟合最为准确,样品20%B_4C/TiB_2的ISE程度稍大于80%B_4C/TiB_2。根据理论模型,80%B_4C/TiB_2真实硬度比20%B_4C/TiB_2的高4.4~6.5 GPa。

关键词：复合材料 B4C/TiB2 模拟硬度压痕尺寸效应显微结构力学性能

含MgO–Gd_2O_3/Lu_2O_3烧结助剂的Si_3N_4陶瓷刀具的切削性能

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硅酸盐学报 2017年第6期45卷 836-840页

作者：郭伟明谭大旺王宏建吴利翔林华泰广东工业大学机电工程学院广州510006

通过热压烧结制备了以2%(质量分数)MgO–8%Lu_2O_3和2%MgO–8%Gd_2O_3为烧结助剂的2种Si_3N_4刀具(分别记作SN–L和SN–G)。以HT250为工件材料,对其切削性能进行了研究。结果表明:SN–G切削过程更稳定,刀具寿命更长,其有效切削长度约为2... 详细信息

通过热压烧结制备了以2%(质量分数)MgO–8%Lu_2O_3和2%MgO–8%Gd_2O_3为烧结助剂的2种Si_3N_4刀具(分别记作SN–L和SN–G)。以HT250为工件材料,对其切削性能进行了研究。结果表明:SN–G切削过程更稳定,刀具寿命更长,其有效切削长度约为2 600 m,是SN–L的2倍左右。两者后刀面磨损形貌没有明显差别,磨粒磨损和黏结磨损是主要的磨损机理。SN–G基体的晶粒较细小,增强晶粒的长径比较高,其抗弯强度和断裂韧性均比SN–L高10%左右,具有更高的晶界结合强度,在切削过程中不易发生晶粒脱落,因而刀具耐磨性更好,寿命更长。

关键词：氧化镁-氧化钆/氧化镥氮化硅切削刀具寿命磨损机理