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基于Ti中间层的B_(4)C复合陶瓷扩散连接接头界面微观组织与力学性能

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焊接学报 2022年第1期43卷 29-35,I0004,I0005页

作者：陶拥王睿宋奎晶刘大双钟志宏吴玉程合肥工业大学合肥230009

碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷以其高硬度、高熔点、良好的耐磨性以及吸收中子能力的特性,广泛应用于制造防弹装甲材料,原子反应堆控制以及耐磨耐高温结构材料等领域.文中采用中间层Ti箔对碳化硼复合陶瓷(B_(4)C-SiC-TiB_(2))进行扩散连接,研... 详细信息

碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷以其高硬度、高熔点、良好的耐磨性以及吸收中子能力的特性,广泛应用于制造防弹装甲材料,原子反应堆控制以及耐磨耐高温结构材料等领域.文中采用中间层Ti箔对碳化硼复合陶瓷(B_(4)C-SiC-TiB_(2))进行扩散连接,研究了连接温度对连接界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在连接温度1300~1450℃下成功扩散连接了B_(4)C-SiC-TiB_(2)复合陶瓷,Ti与B_(4)C反应生成TiB_(2)和TiC.随着连接温度的升高,反应层变厚,而过厚的反应层会对接头的性能造成不利影响.在连接温度1300℃时,反应层的平均厚度约为5μm,此时获得较高的接头抗剪强度100 MPa;在连接温度1450℃时连接层基本为TiB_(2)和TiC陶瓷相,此时扩散连接接头可以获得较高硬度(25.4 GPa).

关键词：碳化硼复合陶瓷扩散连接接头组织力学性能

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BC-SiC复合陶瓷力学性能的研究进展

复合材料学报 2024年

作者：张巍中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心

B4C-SiC复合陶瓷结合了碳化硼(B4C)和碳化硅(SiC)的性能，具有良好的物理和力学性能。与单相B4C陶瓷相比，B4C-SiC复合陶瓷具有更高的断裂韧性；与单相SiC陶瓷相比，B4C-SiC复合陶瓷具有更大的硬度。B4C-SiC复合陶瓷有望替代单相B4C陶... 详细信息

B4C-SiC复合陶瓷结合了碳化硼(B4C)和碳化硅(SiC)的性能，具有良好的物理和力学性能。与单相B4C陶瓷相比，B4C-SiC复合陶瓷具有更高的断裂韧性；与单相SiC陶瓷相比，B4C-SiC复合陶瓷具有更大的硬度。B4C-SiC复合陶瓷有望替代单相B4C陶瓷和单相SiC陶瓷广泛应用于工程领域。B4C-SiC复合陶瓷的力学性能与B4C-SiC复合粉体的颗粒分散均匀性有关。同时，B4C-SiC复合陶瓷的力学性能还受微观结构和相组成的影响。为了降低B4C-SiC复合陶瓷的烧结温度，常在原料中添加烧结助剂，常用的烧结助剂主要有：碳、氧化物、硼化物、碳化物、金属单质、非金属单质(除碳外)。不同烧结助剂促进B4C-SiC复合陶瓷烧结的机制各不相同；同时，这些烧结助剂通过影响B4C-SiC复合陶瓷的微观结构进而影响其力学性能。本文根据B4C-SiC复合陶瓷力学性能的研究结果，从B4C-SiC复合粉体、微观结构、相组成和烧结助剂等方面详细阐述了B4C-SiC复合陶瓷力学性能的影响因素，以期为B4C-SiC复合陶瓷的设计和研究提供依据。

关键词： B C-SiC 复合陶瓷力学性能微观结构烧结助剂

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基于态型近场动力学的淬火陶瓷破坏过程分析

计算力学学报 2022年第4期39卷 512-517页

作者：何德威黄丹徐业鹏河海大学力学与材料学院南京211100

基于态型近场动力学理论进行复合陶瓷板淬火破坏过程力学建模与分析。引入热膨胀项反映材料的热致变形,基于物质点对的断裂定义损伤,构建三维非局部常规态型近场动力学热弹脆性模型,结合多速率显式积分法计算热-力耦合,实现热冲击荷载... 详细信息

基于态型近场动力学理论进行复合陶瓷板淬火破坏过程力学建模与分析。引入热膨胀项反映材料的热致变形,基于物质点对的断裂定义损伤,构建三维非局部常规态型近场动力学热弹脆性模型,结合多速率显式积分法计算热-力耦合,实现热冲击荷载作用下陶瓷板起裂和裂纹扩展全过程的模拟。通过模拟典型淬火Al_(2)O_(3)陶瓷板的破坏过程,并与实验和其他数值结果对比,验证了该模型和方法。使用该模型研究了含不同α-Al_(2)O_(3)纤维掺杂比率的Al_(2)O_(3)复合陶瓷板淬火破坏过程,结果表明,断裂韧性的提高显著减少了裂纹数量并延后起裂时间;含5%α-Al_(2)O_(3)纤维掺杂比率的复合陶瓷材料综合力学性能最优,能够有效提升构件抵抗热冲击荷载能力。

关键词：复合陶瓷热冲击近场动力学裂纹扩展断裂模拟

复合陶瓷(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3的结构和微波介电性能

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电子元件与材料 2018年第11期37卷 46-50页

作者：何茗成都工业学院电子工程学院四川成都610031

采用传统的固相烧结工艺制备了复合(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3微波介质陶瓷。研究了A位离子Sr^(2+)摩尔占有比率x(x=0,0. 2,0. 4,0. 8)对陶瓷的微观结构、烧结以及微波介电性能的影响。结果表明:在复合(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(1... 详细信息

采用传统的固相烧结工艺制备了复合(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3微波介质陶瓷。研究了A位离子Sr^(2+)摩尔占有比率x(x=0,0. 2,0. 4,0. 8)对陶瓷的微观结构、烧结以及微波介电性能的影响。结果表明:在复合(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3微波介质陶瓷中,除主晶相Ba_5Nb_4O_(15)外,还出现了Ba_4SrNb_4O_(15);相比未掺杂的Ba_5Nb_4O_(15)陶瓷的烧结温度1400℃而言,复合陶瓷(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3的烧结温度降低500℃左右,且没有显著损害该陶瓷的微波介电性能;当B_2O_3掺杂质量分数为2. 0%,Sr^(2+)替代Ba^(2+)的摩尔比率x=0. 4时,900℃烧结的(Ba_(1-x)Sr_x)_5Nb_4O_(15)-B_2O_3复合陶瓷具有良好的微波介电性能:εr=48. 4,Q×f=45895 GHz,τf=35. 5×10^(-6)/℃。

关键词： (Ba1-xSrx)5Nb4O15-B2O3 复合陶瓷微观结构烧结微波介电性能 Ba5Nb4O15

B_(4)C-TiB_(2)-SiC-TiC复合陶瓷钎焊接头微观组织与力学性能

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1086-1094页

作者：钟志宏袁东立朱文静魏仁伟宋奎晶吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心安徽合肥230009

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B_(4)C复合钎料对高性能B_(4)C-TiB_(2)-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B_(4)C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结... 详细信息

采用Ag-Cu-Ti钎料及Ag-Cu-Ti+B_(4)C复合钎料对高性能B_(4)C-TiB_(2)-SiC-TiC(BTST)复合陶瓷进行了钎焊连接,分析了Ag-Cu-Ti钎料在复合陶瓷表面的润湿行为,研究了钎焊温度、保温时间以及B_(4)C含量对接头界面组织及力学性能的影响。结果表明:钎料对BTST复合陶瓷具有良好的润湿性,界面反应主要发生在Ti与复合陶瓷之间,反应产物主要为TiC和TiB。钎焊温度和保温时间显著影响钎焊接头的界面组织和力学性能。随着钎焊温度的提高或保温时间的延长,BTST复合陶瓷侧界面反应层逐渐增厚,钎缝组织趋向于形成Ag-Cu共晶组织,钎焊接头弯曲强度先升高后降低。随着钎料中B_(4)C含量的增加,接头中陶瓷侧反应层厚度急剧降低,钎缝区域组织得到细化,接头强度先升高后降低。当添加B_(4)C颗粒含量(质量分数)为1%,钎焊温度890℃,保温时间15 min时,钎焊接头弯曲强度最高为314.2 MPa。

关键词：复合陶瓷碳化硼钎焊微观组织弯曲强度

原位生成Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶对ZTA陶瓷韧性的影响

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硅酸盐学报 2021年第4期49卷 692-701页

作者：洪毓鸿白明敏常启兵李秀英刘昆汪永清景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333000

利用固相法原位合成的Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶以期提高氧化锆增韧氧化铝陶瓷[ZTA,15%(质量分数)ZrO_(2)]的断裂韧性.重点研究了Pr_(6)O_(11)的掺杂量和烧结制度对ZTA陶瓷微观结构和力学性能的影响.结果表明:当Pr_(6)O_(11)... 详细信息

利用固相法原位合成的Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶以期提高氧化锆增韧氧化铝陶瓷[ZTA,15%(质量分数)ZrO_(2)]的断裂韧性.重点研究了Pr_(6)O_(11)的掺杂量和烧结制度对ZTA陶瓷微观结构和力学性能的影响.结果表明:当Pr_(6)O_(11)掺杂量≥1.0%时,依次在600℃保温4 h、800℃保温1 h和1600℃保温2 h烧结,可以原位生成板状Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)晶体.在优化的制备条件下,可得到平均长径比为11.76、均匀分布在Al_(2)O_(3)晶界处的Pr_(0.833)Al_(11.833)O_(19)板状晶,使ZTA的断裂韧性达到6.37 MPa·m^(1/2),比ZTA提升了88%,增韧效果良好.

关键词：复合陶瓷增韧六铝酸镨板状晶氧化锆氧化铝原位

ZrO增强聚合物先驱体SiCNO复合陶瓷的制备和力学性能

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材料工程 2024年 34-42页

作者：费轩余煜玺严远高魏永金赵刚黄柳英厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室

聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)技术具有制造简单、成分可调等优点，为制备新型陶瓷提供了有效途径。然而，由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷，先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO陶瓷(PDCs-SiCNO陶瓷)... 详细信息

聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)技术具有制造简单、成分可调等优点，为制备新型陶瓷提供了有效途径。然而，由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷，先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO陶瓷(PDCs-SiCNO陶瓷)的力学性能较差。为解决上述问题，通过向陶瓷基体添加第二相(颗粒强化)来实现增强先驱体陶瓷。对聚乙烯基硅氮烷(PVSZ)和ZrO2进行先球磨后热解，制备ZrO2颗粒增强PDCs-SiCNO复合陶瓷(PDCs-SiCNO-ZrO2)，研究PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的结构和力学性能。结果表明：引入的ZrO2填料作为增强体嵌入SiCNO陶瓷基体中，不仅能有效降低线收缩率，还能大幅提高PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的力学性能。添加10%(质量分数)ZrO2的PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的弯曲强度和压缩强度分别为197.03 MPa和375.2 MPa，比PDCs-SiCNO陶瓷高出64%和267%，其硬度值最高可达20.92 GPa，断裂韧度达到2.76 MPa·m1/2。适当含量ZrO2的加入有助于提升PDCsSiCNO陶瓷基体的致密化程度，从而提升了PDCs-SiCNO-ZrO2复合陶瓷的力学性能。

关键词：聚合物先驱体陶瓷二氧化锆复合陶瓷力学性能

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碳化硼复合陶瓷增强增韧研究进展

耐火材料 2023年第6期57卷 531-537页

作者：姚万凯方斌祥李享成陈平安朱颖丽朱伯铨武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 浙江自立控股有限公司浙江绍兴312300

碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷因高强度而被广泛应用于装甲和刀具等。但因烧结性能差,断裂韧性低,限制了广泛应用。综述了氧化物、碳化物、硼化物及其他增强相对B_(4)C复合陶瓷力学性能的影响,探讨了降低B_(4)C烧结温度,提高其强度和韧性的机... 详细信息

碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷因高强度而被广泛应用于装甲和刀具等。但因烧结性能差,断裂韧性低,限制了广泛应用。综述了氧化物、碳化物、硼化物及其他增强相对B_(4)C复合陶瓷力学性能的影响,探讨了降低B_(4)C烧结温度,提高其强度和韧性的机制和途径。其中,过渡金属硼化物(如TiB_(2)等)通过颗粒增韧,热膨胀系数的差异导致的裂纹偏转、桥接,增强相的拔出等机制可以大幅度提高B_(4)C复合陶瓷的强度和韧性,是目前最有效的增强增韧途径。

关键词： B_(4)C 增强增韧复合陶瓷烧结温度力学性能

微波烧结制备ZrO_(2)-AlN复合陶瓷的微观结构与性能研究

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无机材料学报 2021年第11期36卷 1231-1236页

作者：牟庭海许文涛凌军荣董天文秦梓轩周有福福建师范大学化学与材料学院福州350007 中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室福州350002 福建光电信息科技创新实验室福州350108

氧化锆(ZrO_(2))陶瓷具有出色的机械性能,但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity,TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷,优化制备条件后,抑制了两种物质之间的反应,获得了致密的复合陶瓷... 详细信息

氧化锆(ZrO_(2))陶瓷具有出色的机械性能,但其应用受到低热导率(Thermal Conductivity,TC)的限制。本研究设计并通过微波烧结制备了高热导率氧化锆-氮化铝(AlN)复合陶瓷,优化制备条件后,抑制了两种物质之间的反应,获得了致密的复合陶瓷(相对密度>99%),详细研究了该复合陶瓷的组织演变、热学性能和力学性能。研究结果表明,随着AlN含量的增加,复合陶瓷的室温下热导率、热扩散系数和热容增加,分别达到41.3 W/(m·K)、15.2 mm^(2)/s和0.6 J/(g·K)。这种具有高热导率和抗热震性的ZrO_(2)-AlN复合复合陶瓷在能源系统的高温热交换材料领域具有广阔的应用前景。

关键词：氧化锆氮化铝复合陶瓷微波烧结热导率