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氩离子注入单晶硅表面的微观结构和微观力学性能研究

孙蓉 , 徐洮 , 寇冠涛 , 薛群基

无机材料学报

通过离子注入技术对单晶硅表面进行氩离子注入处理,利用纳米压痕仪及其附件研究了单晶硅表面在离子注入前,后的微观力学性能和变形机理,并用透射电子显微镜研究了改性层的微观结构.研究结果表明:一定剂量的氩离子注入使单晶硅表面的断裂韧性得到改善, 提高了其在纳米划痕过程中的失效负荷.原因是氩离子的注入使单晶硅表面形成了硅的微晶态与非晶态共存的混合态结构的改性层,改善了单晶硅的微观力学性能.

关键词: 单晶硅 , Ar+ implantation , nano-scratch , fracture toughness

La2O3掺杂MoSi2的SHS合成及其性能研究

郜剑英 , 江莞 , 王刚

无机材料学报

以Mo粉、Si粉和La2O3为原料,通过自蔓延高温燃烧合成(SHS)的方法制备了La2O3掺杂的MoSi2材料.研究表明,掺杂剂La2O3的加入对MoSi2燃烧合成过程的热力学和动力学具有明显的影响.并通过XRD和SEM对燃烧合成产物的物相组成和形貌进行了分析,发现La2O3的加入对合成产物的物相组成没有明显影响,但可以大大降低合成产物的晶粒尺寸.同时,力学性能研究结果表明,La2O3的加入可以提高MoSi2材料的室温断裂韧性.

关键词: La2O3掺杂MoSi2 , combustion temperature , combustion velocity , grain size , fracture toughness

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·m1/2. 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

SHS-β-Si3N4的气氛加压烧结

罗新宇 , 李文兰 , 张宝林 , 邬凤英 , 徐素英 , 庄汉锐

无机材料学报

本文用硅粉和氮气通过高温自蔓延方法合成β-Si3N4粉末,以此为原料,采用气氛加压烧结工艺,研究了烧结助剂YAG的添加量及烧结保温时间对其性能的影响.研究结果表明,在1940℃、1.2MPaAr,保温1h的条件下,β-Si3N4粉烧结后可达到99%的理论密度,并且具有较高的断裂韧性及硬度.

关键词: 高温自蔓延燃烧合成 , gas pressure sintering , β-Si3N4 nitride , fracture toughness

异向生长晶粒增韧氧化铝陶瓷的研究进展

杨为佑 , 谢志鹏 , 苗赫濯

无机材料学报

综述了Al2O3异向生长晶粒微观结构的特征,详细论述了不同添加剂、不同晶种及引入方式对Al2O3晶粒异向生长、显微结构及其力学性能的影响,分析了不同条件下Al2O3晶粒的异向生长机理,阐述了异向生长晶粒增韧Al2O3陶瓷的机制.

关键词: Al2O3 , abnormal grain growth , additives , seeds , fracture toughness

La2O3在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2微晶玻璃中的作用

迟玉山 , 沈菊云 , 陈学贤 , 缪之训

无机材料学报

在MgO-Al-SiO-TiO玻璃中添加不同数量的氧化镧,采用差热分析、X射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响.氧化镧的加入使玻璃中析出α-堇青石相的温度降低;同时避免了高膨胀方石英相的析出.随着氧化镧加入量的增加,玻璃整体析晶能力下降,微晶玻璃中晶相含量减少,晶粒尺寸增大,微晶玻璃的弹性模量与硬度减小,断裂韧性增加,体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用.

关键词: MgO-Al2O3-SiO2-TiO2微晶玻璃 , La2O3 , crystallization , fracture toughness

陶瓷材料压痕韧性的统计性质

龚江宏 , 关振铎

无机材料学报

采用直接压痕法测定了钠钙硅酸盐玻璃和一种TiC 颗粒增强Al复合材料的断裂韧性.研究表明,在同一压痕压制荷载下测得的同一种材料的压痕韧性呈现出较大离散性,可以采用Weibull分布加以较好地描述.对两种材料的试验数据的对比分析指出,压痕韧性测试值的离散性反映了材料显微结构的不均匀性对材料局部裂纹扩展阻力的影响.基于这一分析,本文建议采用直接压痕法测定材料断裂韧性时,应尽可能增大试验量,从而对压痕韧性测试结果的统计性质作出完整描述.

关键词: 压痕 , fracture toughness , Weibull distribution , soda-lime glass , alumina

陶瓷材料断裂韧性与缺口半径 Ⅱ 断裂韧性估算方法

王锋会 , 郑修麟 , 路民旭 , 孙中禹

无机材料学报

在陶瓷材料裂纹尖端存在一个断裂过程区,当断裂过程区内平均应力达到断裂强度时.裂纹扩展.本文由理论推导并结合实验数据.得到了断裂过程区的大小是平均晶粒直径的四倍.并由平均应力断裂模型,给出了陶瓷材料断裂韧性和缺口半径及平均晶粒直径之间的关系式,由此关系式可以用宽缺口试件测出的断裂韧性去估算陶瓷材料的本质断裂韧性.

关键词: 缺口半径 , notch radius , ceramics

添加β-Si3N4棒晶对氮化硅陶瓷力学性能的影响

陈殿营 , 张宝林 , 庄汉锐 , 李文兰

无机材料学报

将由自蔓延燃烧合成法制备的β—Si3N4棒晶加入到α-Si3N4起始原料中,研究了热压烧结氮化硅陶瓷力学性能的变化.随棒晶添加量的增加,材料的韧性提高,抗弯曲强度下降.与不加棒晶相比,加入8wt%的β-Si3N4棒晶可使陶瓷的韧性从4.0MPa·m1/2提高到6.7MPa·m1/2.断口形貌和压痕裂纹的显微结构观察表明,韧性的提高源于长柱状晶粒的拔出和裂纹的偏转.

关键词: β-Si3N4棒晶 , silicon nitride , fracture toughness

陶瓷的断裂韧性与缺口半径 Ⅰ.断裂韧性测试技术

王锋会 , 刘(韦华) , 路民旭 , 郑修麟

无机材料学报

本文用一种新的简单方法制备了不同半径的尖缺口,用单边切口梁试件测试了不同缺口半径氧化铝陶瓷的断裂韧性.对七种不同测试方法测得的、同一种材料的断裂韧性进行了对比,讨论陶瓷材料断裂韧性的最佳测试方法和测试中对缺口半径的要求.

关键词: 陶瓷材料 , fracture toughness , sharp notch

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