高熵(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体的简易制备及超电容性能(英文)

高熵氧化物是一种由高构型熵稳定的新型材料，有望具有独特的电化学性能。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O纳米粉体并研究了其超级电容性能。结果表明：单相(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O纳米粉体的制备温度随着丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比的增加而降低。当丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比为120:1时，在900℃煅烧2 h所制备的岩盐相高熵纳米粉体呈现出球形形态，粒径为40～65 nm。该高熵纳米粉体在1 A/g的电流密度下具有402 F/g的比电容；当电流密度增大到20 A/g时，仍然能保持62%的初始比电容；在电流密度为5 A/g时，经过2 000次充放电循环后，电容保持率为61%，该研究表明高熵(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2...     

钙钛矿型La(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)O3高熵氧化物的制备及电化学性能

钙钛矿型ABO₃氧化物由于良好的导电性和电化学活性，成为能源存储材料领域的研究热点之一。本研究采用固相反应法制备了钙钛矿型La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃高熵氧化物锂离子电池(LIBs)负极材料，并将其与二元钙钛矿型LaCoO₃进行了比较。结果表明，随着反应温度由750℃升高到950℃，反应时间由30 min增加到4 h，钙钛矿结构中的杂相逐渐消失，结晶度逐渐增加。所制备的粉体为球形，且各组成元素分布均匀。研究其电化学性能表明，La(Co_0.2Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Ni_0.2)O₃由于具有熵稳定的晶体结构和多主元协同效应，展示了更高的比容量、更优异的倍率性能和循环稳定性。La(Co_0.2Cr_0.2Fe<...     

高熵硼化物含量对Si3N4陶瓷显微结构与性能的影响

氮化硅（Si₃N₄）陶瓷具有广泛的工业应用潜力,但其硬度和断裂韧性往往难以兼顾,这会限制到 Si₃N₄陶瓷的应用。为了获得兼具高硬度和高韧性的 Si₃N₄陶瓷,以高熵硼化物(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂为添加剂,使用放电等离子烧结法在1 600 ℃制备了 Si₃N₄陶瓷材料。研究了(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Cr_0.2Ti_0.2)B₂对 Si₃N₄陶瓷的相组合、致密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明：与未添加(Hf_0.2Zr_0.2...     

(La0.2Sm0.2Nd0.2Y0.2Er0.2)2Zr2O7高熵陶瓷结构及热物理性能研究

采用固相法合成(La_0.2Sm_0.2Nd_0.2Y_0.2Er_0.2)₂Zr₂O₇陶瓷材料,并使用XRD、SEM、热膨胀仪和激光导热仪对其物相、形貌、热膨胀性能和热导率进行测试和分析。结果表明：(La_0.2Sm_0.2Nd_0.2Y_0.2Er_0.2)₂Zr₂O₇陶瓷材料表现为单一的烧绿石结构,晶粒致密,晶界清晰且有较高的致密度,平均热膨胀系数为1.138×10^-5 K^-1,1 000℃时热导率为2.14 W·m^-1·K^-1。     

Si3N4粉粒度对振荡压力烧结Si3N4陶瓷的影响

为了提高Si₃N₄陶瓷的烧结致密度,采用振荡压力烧结工艺分别在1 745和1 775℃制备了Si₃N₄陶瓷,主要研究了Si₃N₄粉的粒度（平均粒径分别为0.4、2.0、2.3μm）对Si₃N₄陶瓷的显微结构和性能的影响。结果显示：1)在两种温度的振荡压力烧结工艺下,由三种不同粒度的Si₃N₄粉制备的Si₃N₄陶瓷的相对密度都很大,为99.65%～99.86%,彼此相差很小。2)由平均粒径为0.2μm的Si₃N₄粉在1 745℃烧结制备的试样的微观结构最均匀,其β-Si₃N₄晶粒平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最大,分别达到5.0、（1 364±65） MPa和（15.72±0.8） GPa;由平均粒径为2.3μm的Si₃     

多阳离子掺杂对(NaLn)Cu3Ti4O12(Ln=Ce;Nd)陶瓷介电性能的影响

高介电的类钙钛矿陶瓷材料的介电性能优化一直是该领域研究热点。本研究采用高温固相法制备了不同烧结温度的(NaLn)Cu₃Ti₄O₁₂ (Ln=Ce;Nd)介电陶瓷材料，探讨了介电陶瓷的物相特性、显微结构和介电性能。结果表明：(NaLn)Cu₃Ti₄O₁₂(Ln=Ce;Nd)系列陶瓷均为单相陶瓷。随着烧结温度提高，(NaLn)Cu₃Ti₄O₁₂的介电常数增加，介电损耗变化。不同掺杂离子会使陶瓷内部极化机制发生变化，进而影响陶瓷的介电性能。其中在1 000℃制备的(Na_1/3Ce_2/3)Cu₃Ti₄O₁₂陶瓷具有最高的介电性能，ε=50 552(10 Hz)；而950℃制备的(Na_1/2Nd_1/2)Cu₃Ti₄     

仿木年轮结构Si3N4/Ni复合材料微观组织及物理力学性能

工程陶瓷已广泛应用于工业领域,而其较高的脆性一直是推广受限的主要因素之一。基于此,本研究旨在协同提高工程结构陶瓷的强度和韧性。以微米级Si₃N₄粉体和高纯度镍丝为原料,借鉴仿生制备思路,利用热压烧结的方式制备仿木质年轮状Si₃N₄/Ni复合材料,研究了Si₃N₄/Ni复合材料中Si₃N₄与Ni丝的界面结合状态,测试了复合材料的物理力学性能。结果表明,复合材料中Si₃N₄基体与Ni之间界面结合良好,仿木质年轮的材料结构有助于陶瓷材料的强韧化,复合材料的弯曲强度达（989±87） MPa,断裂韧性达（8.12±0.8） MPa·m^1/2,较单相Si₃N₄陶瓷的物理力学性能有较好的提升。     

低温热压制备高硬度、高韧性Si3N4–SiCw–ZrB2陶瓷

通常低温热压烧结的Si₃N₄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Si₃N₄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Si₃N₄陶瓷,添加20%SiC_w（SiC晶须,体积分数）和2.5%ZrB2,在1 500℃低温热压制备了Si₃N₄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1 800℃高温热压烧结Si₃N₄进行了对比研究。结果表明：SiC_w的引入阻碍了Si₃N₄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ZrB₂     

Nd2O3对(Zr0.8,Sn0.2)TiO4微波介质陶瓷结构和性能影响

以(Zr_0.8,Sn_0.2)TiO₄为基,通过研究Nd₂O₃(0～0.20 mol%)掺杂(Zr_0.8,Sn_0.2)TiO₄微波介质陶瓷对物相结构、形貌和介电性能的影响,发现随着Nd₂O₃掺杂量的增加,(Zr_0.8,Sn_0.2)TiO₄介质陶瓷的晶格参数、晶粒尺寸变化微弱,Nd3+几乎不影响(Zr_0.8,Sn_0.2)TiO₄陶瓷阳离子有序生长,而是在(Zr_0.8,Sn_0.2)TiO₄介质陶瓷的晶界形成钉扎,通过降低介质外在损耗,有效提高陶瓷材料的Q×f值至45000(@15 GHz),并提高容量温度稳定性。     

La3+对MgAl2O4透明陶瓷致密化过程、光学及力学性能的影响

镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)透明陶瓷具有优异的光学和力学性能,在防弹装甲窗口、高马赫整流罩等方面得到了大量的应用。为实现MgAl₂O₄透明陶瓷的致密化,一般需要相对较高的烧结温度,然而高的烧结温度会导致陶瓷晶粒生长过大,影响其性能。因此通过引入合适的烧结助剂降低烧结温度,对于提升陶瓷性能和降低成本均具有很大的意义。本文以高纯商业MgAl₂O₄粉体为原料,La(OH)₃为烧结助剂,采用真空烧结结合热等静压后处理的方式,成功制备MgAl₂O₄透明陶瓷,并采用XRD、SEM等对透明陶瓷的微结构和相组成的演变以及性能进行表征。结果表明,La³⁺在烧结早中期可有效提高陶瓷致密化速率,在烧结后期可抑制陶瓷晶粒生长。掺入0.01%(质量分数)La₂O₃后,MgAl₂O₄光学和力学综合性能优异,所需...     

MnO2-CuO-TiO2共掺Al2O3陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al₂O₃陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al₂O₃陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al₂O₃陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO₂-CuO-TiO₂掺杂实现了Al₂O₃陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO₂、CuO、TiO₂的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250℃时,Al₂O₃陶瓷的密度可达3.92 g/cm³,介电常数ε_r=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值...     

(Ti,Zr,Hf)B2粉体的制备及B4C含量对中熵陶瓷高温弯曲强度的影响

高熵陶瓷是陶瓷领域近几年的研究热点，过渡金属硼化物中熵、高熵陶瓷以其优异的性能、化学反应惰性和极高的熔点，成为耐极端环境的重要候选材料。本工作首次研究了B₄C过量含量对中熵硼化物粉体合成、陶瓷致密化、微结构演变和高温弯曲强度的影响，确定了低氧含量、高烧结活性(Ti,Zr,Hf)B₂粉体的制备工艺。采用热压烧结工艺在1800℃制备的(Ti,Zr,Hf)B₂中熵陶瓷致密度高达99%以上。B₄C过量15wt%的(Ti,Zr,Hf)B₂陶瓷晶粒尺寸为5.0±2.1μm，随着B₄C过量含量增加到25wt%，晶粒尺寸明显细化至2.4±0.7μm。过量的B₄C一部分与球磨引入的Si₃N₄原位反应生成BN相，另一部分B₄C以第二相形式存在，BN和B₄C相的引入可以有效抑制中熵陶瓷烧结过程中的晶粒生长，同时也提升了材料的高温弯曲强度。B₄C过量...     

多组元BaO–SrO–CaO–MgO–Al2O3–2SiO2环境障涂层的制备与抗CaO–MgO–Al2O3–SiO2腐蚀性能

采用固相法制备不同摩尔 Ba、Sr、Ca、Mg 配比的 Ba O–Sr O–Ca O–Mg O–Al₂O₃–SiO₂ （BSCMAS）陶瓷材料,研究多组元陶瓷的制备工艺、显微结构及其抗 CMAS 腐蚀性能。结果表明：通过调控 MgO 的含量,在 1 400 ℃条件下制备了Ba_0.3Sr_0.3Ca_0.35Mg_0.05Al₂Si₂O₈ (B_0.3S_0.3C_0.35M_0.05AS)单相多组元陶瓷材料。在 1 250、1 300 ℃和 1 350 ℃对 B_0.3S_0.3C_0.35M_0.05AS 进行 CMAS 腐蚀实验,相比于 Ba_0.5Sr_0.5Al     

基于凝胶注模的高透性ZrO2陶瓷研究

以5Y-PSZ纳米粉体为原料通过水基凝胶注模成型制备了ZrO₂陶瓷材料，探究烧结温度对ZrO₂陶瓷晶相组成、力学性能、微观结构和透光性等的影响。结果表明：当终烧温度从1425℃升高到1550℃时，烧结体的晶粒尺寸逐渐增大，晶粒生长得不均匀性和不对称性愈发严重，烧结体的抗弯强度和透光度均先增大后减小。在终烧温度为1475℃时，强度达到最大，为476 MPa，此时透性T%(1 mm)为35.9%；在终烧温度达到1500℃时，烧结体的透性T%(1 mm)达到最大，为40.75%，抗弯强度为430 MPa。     

添加La2O3快速无压烧结制备高红外透过率Al ON陶瓷

利用La₂O₃作为烧结助剂,分别采用D₅₀为1.1μm和2.0μm的AlON粉体,在1 880℃保温2.5 h快速无压烧结成功制备了红外透过率达80%～84%(3 850 nm处)的AlON陶瓷。基于AlON粉体粒度研究了La₂O₃掺量对陶瓷透过率的影响规律,并通过研究高透光性AlON陶瓷烧结过程升温阶段的物相组成、微观结构及致密化进程,揭示了其致密化机制。结果表明,La₂O₃对Al ON分解具有一定的抑制作用,使样品中的α-Al₂O₃含量较低,从而避免了颗粒的早期团聚、粗化等,为后期致密化烧结奠定了良好的基础,同时,高致密度高透光性Al ON陶瓷的快速无压烧结制备表明La₂O₃能为后期烧结提供充足的动力。     

防护装甲用抗弹Al2O3陶瓷研究进展

抗弹Al₂O₃陶瓷因其高硬度、低密度以及低成本,在防护装甲领域占有重要地位。本文详尽综述了抗弹Al₂O₃陶瓷的生产原材料选择、制备技术及发展趋势,比较了干压成型、等静压成型、凝胶注模成型及粉末微注射成型技术,与常压烧结、热压烧结、热等静压烧结等烧结工艺对抗弹Al₂O₃陶瓷性能的影响,阐述了发展抗弹Al₂O₃透明陶瓷以满足当代军事需求、抗弹Al₂O₃陶瓷增韧化以克服其高脆性、低韧性的应用屏障,为抗弹Al₂O₃陶瓷的更多应用提供可能。     

TiO2加入量对光固化打印成型Al2O3陶瓷性能的影响

以光敏丙烯酸树脂与分散剂SP-710为液相，以d₅₀=2.38μm的Al₂O₃粉和添加剂TiO₂粉为固相，制备了固含量为78%（w）的Al₂O₃陶瓷浆料。采用数字光固化成型技术（DLP）打印Al₂O₃陶瓷素坯，经1 450、1 500、1 550、1 600℃保温4 h烧后，分析TiO₂加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）对Al₂O₃陶瓷试样性能的影响。结果表明：TiO₂的加入可促进Al₂O₃陶瓷的烧结，显著提高致密性，降低烧结温度，并确定TiO₂最优掺量为3%（w）,烧结温度最优为1 600℃,此时试样在x轴、y轴、z轴的收缩率分别为15.7%、15.8%与23.8%,显气孔率为2.41%,体积密度为3.74 g·cm^-3,...     

基于机器学习设计和制备高熵氮化物陶瓷

高熵陶瓷作为一种新兴的陶瓷材料自问世起就成为陶瓷领域的研究热点，然而，其巨大的成分设计空间也为基于实验和“试错法”的组分设计带来了挑战。近年来，通过机器学习与实验探索相结合的方式为这一问题的解决带来新方法。基于此，本研究建立了4个机器学习模型，通过训练评估选出性能最好的梯度提升决策树模型(R²=0.92)并用于预测，然后通过实验成功合成了单相的(Ti_0.2V_0.2Zr_0.2Nb_0.2Hf_0.2)N高熵氮化物陶瓷，验证了模型的准确性，为高熵氮化物陶瓷的设计提供了新思路，加快了新体系的发现。     

低损耗高耐压Al2O3基低温共烧陶瓷

为获得低介电损耗、高耐压强度的Al₂O₃基低温共烧陶瓷(LTCC)材料,采用固相法制备了x(6La₂O₃·24CaO·50B₂O₃·20SiO₂)(LCBS)+(1–x)Al₂O₃玻璃/陶瓷。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、高压击穿试验仪、高温介电温谱仪对烧结样品的结构和性能进行了表征。结果表明：添加适量的LCBS玻璃粉有助于提升材料的致密性、降低介电损耗、提高击穿场强。同时,复阻抗谱分析表明,LCBS玻璃的加入可以显著提高玻璃/陶瓷的电阻率和活化能。当玻璃含量(摩尔分数)为44%时,850℃烧结0.5 h,可获得性能优异的LTCC陶瓷材料G44:ε_r=7.14,Q×f=5 769 GHz(f=13 GHz),E_b=57.44 kV/mm。     

YF3和PrF3共掺杂SrF2陶瓷的显微结构与光谱特性

采用化学沉淀法合成了SrF₂粉末原料,真空热压烧结制备了不同YF₃掺杂量的Pr,Y:SrF₂透明陶瓷,研究了缓冲离子(Y³⁺)对Pr:SrF₂透明陶瓷透过率、显微结构及光谱特性的影响。结果表明,陶瓷样品具有较高的光学质量,YF₃掺杂量为5.0%(质量分数)的Pr,Y:SrF₂陶瓷具有最高的透过率,其400 nm和1 200 nm波长处的透过率分别为90.1%和89.4%。高掺杂量下,Y³⁺能够显著的促进陶瓷晶粒的生长,当YF₃掺杂量为10.0%时,陶瓷的晶粒尺寸超过200μm。此外,Y³⁺缓冲离子可以有效提高透明陶瓷的吸收能力,并通过改变陶瓷基体内Pr³⁺的团簇及局域配位结构,调控Pr,Y:SrF₂透明陶瓷的光谱特性。