氮化硅基连续功能梯度材料的制备及其性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fgh45
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
功能梯度材料具有同时满足不同使用要求、提高材料的使用可靠性的优点。但采用传统制备方法获得的梯度材料在材料内部沿梯度方向上很难避免产生应力,特别是采用层叠法制备的梯度材料,不同的层之间存在成分突变的界面导致产生较大的内应力;而且一般方法较为繁琐,难以控制制备过程。本文以混合均匀的原始粉体为原料,采用放电等离子烧结技术,合理设计烧结模具放置方式,产生了连续梯度变化的温度场,烧结制备了不同组成成分的氮化硅基连续功能梯度材料,消除了梯度材料内部产生的应力。研究了所制备的连续梯度材料的相组成、力学性能和显微组织的变化;并研究了不同添加剂或材料组分对材料力学性能和显微组织的影响。将放电等离子烧结过程中的模具采用不对称放置,使模具上下两端与放电等离子烧结炉中电极接触面积不同,可以造成模具两端的电流密度差异较大,实现在模具中产生稳定的温度梯度场。采用混合均匀的添加20wt% BaSi2Al2O8(BAS)的氮化硅复合粉末制备了BAS/Si3N4连续功能梯度材料,材料中β-Si3N4相对含量随着距离低温端的距离增大而增大。从低温端β-Si3N4相对含量为12%变化到高温端β-Si3N4相对含量为83%;材料的硬度随着离低温端距离的增大而减小,由低温端的16.7GPa降低到高温端的的12.6GPa,而断裂韧性值则从低温端的3.22 MPa·m1/2增大到高温端的5.72MPa·m1/2。制备的梯度材料由低温端中大量等轴状的细小晶粒逐渐变化到高温端中较大尺寸的长棒状晶粒。以不同稀土氧化物和MgO作为复合烧结助剂制备了(RE2O3+MgO)/Si3N4连续梯度材料。材料从低温端到高温端的维氏硬度从最高约为20GPa降低到最低约为15GPa,而高温端面断裂韧性最高达7.12MPa·m1/2,低温面最低断裂韧性为5.30 MPa·m1/2。在材料低温端具有大量细小的等轴状晶粒,在沿厚度方向上,随着离低温端距离的增大,等轴状晶粒逐渐减少,转变成长棒状的晶粒,并且长棒状晶粒尺寸逐渐增大;添加Lu2O3比添加Gd2O3更容易促进α-Si3N4→β-Si3N4的相转变,且获得直径较大的长棒状晶粒,而添加Gd2O3更容易获得具有较高长径比的长棒状晶粒;在β-Si3N4相的相对含量较少的截面上,摩擦系数和摩擦磨损率都较小。以均匀的原始粉体为原料,采用SPS烧结制备了SiC/Si3N4复合连续梯度材料。结果表明从材料的低温端到高温端存在相组成成分、维氏硬度和断裂韧性、以及显微组织连续梯度变化。α-SiC的存在给β-Si3N4相的生成提供了大量形核位置,但对已形核的β-Si3N4晶粒晶界推移起抑制作用,使SiC/Si3N4复合连续梯度材料获得许多细小的长棒状β-Si3N4晶粒。
其他文献
近年来,化学传感器由于具有实时响应性等优点越来越受到人们的青睐。能够方便、快捷、灵敏地检测出对环境造成严重污染的有毒离子诸如汞离子和氟离子等更是具有重要的学术意
受电弓滑板是电力机车获取电能的关键部件。随着铁路电气化时代的到来,滑板的性能也不断的提高。本文采用粉末冶金方法制备一种磨损率低、导电性能优良的滑板用铜基复合材料
初中物理教学要重视创新意识和创新能力的培养。教师要通过设计探究式实验充分调动学生的积极性,唤醒创新意识,诱发学习兴趣。通过拓宽学生的知识面,培养学生的广泛兴趣引发创新
新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19,以下简称新冠肺炎)的疫情形势严峻,对正常医疗秩序产生了冲击.如何在坚持抗疫防疫的前提下,关注肿瘤治疗具有的复杂性
国际咨询机构埃森哲最近发布了《2020年技术展望》,着重阐述在新数字时代,企业如何让用户、员工、合作伙伴以及社会大众共同参与构建新的技术协作模式.rn让用户掌握个性化主
期刊
双元创新作为创新领域的热点分支,长期受到学界和社会的共同关注.但当前研究缺乏对于相关文献的系统梳理和理论建构,难以为企业选择合适的创新方式、突破创新瓶颈提供有力支
重金属污染因其毒性、蓄积性、来源广泛以及不可降解的性质,引起了人们广泛的关注。来自采矿、冶炼、农业生产、农用化学用品工业、水产养殖、石油化工以及电子工业等的大量重
读书有三种态度:一种是绝对信从的态度,凡是书上说的话就是天经地rn义.一种是批评的态度,用现实生活来检验,凡是对现实生活有益处的,取rn它,否则就不取.又一种是随便的态度,
期刊
改革开放以来我国经济经历了一个持续的高速增长阶段。然而,快速的经济增长不可避免地加剧了对资源消耗、环境保护的压力,生态环境恶化与经济发展之间的两难冲突已经日益受到关
高频、大功率SiC器件的迅猛发展引发了人们对用于键合芯片与基板的中高温连接材料的关注,然而传统键合工艺中过高的峰值温度不能满足热敏感器件的要求。近十几年来,研究学者