纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展

碳化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷,具有高强度、高硬度、耐高温、耐化学腐蚀、高热导率、低热膨胀以及低密度等性能,广泛应用于各个工业领域以及航空航天领域.从纳米复相陶瓷制备过程中的分散方法以及碳化硅基陶瓷的烧结方法与烧结助剂等方面详细论述了目前有关碳化硅基纳米复相陶瓷的研究进展.     

刚玉莫来石复相陶瓷力学性能的影响因素分析

本文采用正交设计方法研究了硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度对刚玉莫来石复相陶瓷常温强度和高温强度的影响机制.结果表明:氧化铝微粉对高温强度的影响较大,硅微粉次之,烧结温度最小.适当降低氧化铝微粉的含量,并提高硅微粉的含量和烧结温度,可以提高复相陶瓷的高温强度.通过调节硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度可控制刚玉莫来石复相陶瓷的显微结构,改善刚玉莫来石复相陶瓷的高温强度.     

金刚石/碳化硅复合材料的研究进展

金刚石/碳化硅复合材料综合了碳化硅与金刚石的优点，具有高热导率、低热膨胀系数、高比刚度、高硬度以及耐磨损等优异性能，具有广阔的应用前景，是陶瓷基复合材料领域研究的重点之一。金刚石/碳化硅复合材料的制备最早采用高温高压法，该方法可以有效避免金刚石颗粒石墨化带来的有害影响。随着技术的不断发展，出现了多种制备方法。不同的制备工艺下，金刚石/碳化硅复合材料内部的主要相含量、界面相结构及微观组织等因素决定了复合材料的整体性能水平。本文综述了国内外金刚石/碳化硅复合材料的研究与发展现状，从制备方法、性能特点、微观组织及界面反应机制等方面进行了阐述，分析了当前金刚石/碳化硅复合材料研究存在的问题，并对该复合材料的未来发展方向进行了展望。     

样板晶生长法制备Y-TZP/板状氧化铝复相陶瓷的力学性能和可靠性

以带有玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸板晶(样板晶)和Y-TZP微粉为原料,在常压、不同温度下,通过样板晶生长制备了Y-TZP/板状氧化铝复相陶瓷。对该复相陶瓷的室温力学性能的研究表明,在适当烧结温度下制备的复相陶瓷该材料具有较高的强度(800~900 MPa)和断裂韧性(11.8~15.2MPa·m1/2)。用扫描电子显微镜观察复相陶瓷的显微结构特点,表明该材料的增韧机制为氧化锆相变增韧和板晶对裂纹偏转和桥连机制共同起作用。用二参数Weibull分布来量化强度波动,表明该复相陶瓷具有很高的Weibull模量。      

木材陶瓷化反应机理的研究

研究了木材制备ＳｉＣ陶瓷的反应过程及熔融硅与多孔木炭反应的机理．结果表明,木材制得的ＳｉＣ陶瓷的最终组织取决于渗硅处理温度．较低温度下形成碳化硅多孔材料,较高温度下形成 Ｓｉ／ＳｉＣ复相致密材料．分析指出,木材制备 ＳｉＣ陶瓷中 Ｓｉ／Ｃ反应的大致过程为：熔融硅沿木炭毛细管壁上升,同时与接触的碳反应形成碳化硅,碳化硅层不断向碳层推进直至多孔碳骨架完全转化为碳化硅．生成的碳化硅在反应后期会发生再结晶,最终组织形态表现为多边形大颗粒碳化硅分布在自由硅基体上．     

耐锌液侵蚀保护套管材料研究现状

对热镀锌内加热生产方法的特性进行了简述,从材料、制备工艺及性能角度综述了热镀锌内加热器保护套管用金属及合金材料、表面处理材料、无机材料的研究进展,并对碳化硅(SiC)复相陶瓷内加热器保护套管的研究方向提出了一些见解。     

聚合物先驱体转化陶瓷法制备碳化硅陶瓷涂层的研究进展

简述了聚合物先驱体转化陶瓷(PDC)法在制备碳化硅(SiC)复相陶瓷涂层方面的功用,介绍了PDC法在制备陶瓷涂层过程中的2种反应机理,指出了PDC法的优缺点,提出了其未来的发展方向。     

碳热还原含MgAl2O4尖晶石相氧化铝粉末的研究

研究了碳热还原氮化含ＭｇＡｌ２Ｏ４相氧化铝的反应过程，结果表明：碳热还原含ＭｇＡｌ２Ｏ４相的氧化铝，与引入氧化镁外加剂一样，可以在低温下制备尖晶石型氮氧化铝，不同的ＭｇＡｌ２Ｏ４尖晶石相含量对反应过程的影响不同，引入量的增加，有利于氮氧化铝相的生成；反应温度的提高，加速了还原氮化反应的过程，不同条件下所制备的氮氧化铝具有不同的晶格常数。     

碳热还原含MgAl_2O_4尖晶石相氧化铝粉末的研究

研究了碳热还原氮化含MgAl2O4相氧化铝的反应过程．结果表明：碳热还原含MgAl2O4相的氧化铝；与引入氧化镁外加剂一样，可以在低温（＜1600℃）下制备尖晶石型氮氧化铝。不同的MgAl2O4尖晶石相含量对反应过程的影响不同，引入量的增加，有利于氮氧化铝相的生成；反应温度的提高，加速了还原氮化反应的过程．不同条件下所制备的氮氧化铝具有不同的晶格常数．     

烧结工艺对Si3N4-SiC材料性能的影响

本文采用氮化硅作为碳化硅材料的结合相的方法制备氮化硅结合碳化硅耐火材料，通过对氮化硅结合碳化硅的烧结工艺过程的探讨，推导了理论密度、气孔率与生坯密度的关系及影响材料氮化率的关系式，分析了材料性能与烧结工艺参数之间的关系。     

AlON及其复相材料的新进展和展望

从氮氧化铝(AlON)的研究现状来看，研究AlON材料的物理化学性能、可行的合成方法是两个关键技术，这对该材料在众多领域的应用将起重要的作用。针对限制AlON应用的弱点，结合近几年国内外的研究，综述了AlON材料在合成工艺-纳米AlON粉的制备方法、物理性能-引入第二相形成复相材料、化学性能-稳定性能、抗氧化、抗侵蚀性能等方面的最新进展，为AlON的广泛应用打下了理论基础。并展望了AlON及其复相材料的发展前景。     

纳米Si/C/N复相粉体-硅溶胶涂层的介电和吸波性能研究

以硅溶胶为粘结剂,氧化铝为主要填料,纳米Si/C/N复相粉体为吸收剂,制备了一系列不同吸收剂含量的耐高温吸波涂层.结果表明,当氧化铝和硅溶胶的质量分数分别为64.7%和32.3%时,涂层具有很好的耐高温性能.随着纳米Si/C/N复相粉体含量的增加,试样的复介电常数显著提高,尤其是复介电常数的虚部;且随着频率的增大,复介电常数的实部有明显的减小趋势,呈频散效应.当纳米Si/C/N复相粉体的含量为2.92%(质量分数,下同),涂层厚度为1.6mm、1.7mm、1.8mm时,最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动,反射率均小于-4dB.     

镍掺杂方式对Al2O3／Ni复合材料的结构及力学性能的影响

分别以Ni包裹氧化铝微球、氧化铝包裹Ni微球以及氧化铝／Ni共沉淀复合微球粉体为烧结原料，通过热压烧结法制备了Ni质量含量在0％～30％的氧化铝基金属陶瓷。利用SEM，TEM，XRD对烧结Al2O3／Ni金属陶瓷的微结构及前躯体、热还原粉体和金属陶瓷的晶相进行了分析，通过阿基米德法测量了金属陶瓷的相对密度，并分别利用三点弯曲法和单边切口横梁法对材料的抗弯强度和断裂韧性进行了评估。结果显示：3种粉体制备的金属陶瓷分别形成了晶间型、晶内型及晶间／晶内混合型结构，且在烧结过程中，Ni相在某种程度上降低了材料的致密化速率，也抑制了氧化铝晶粒的长大．同时，Ni掺杂方式的不同导致了氧化铝基质的断裂模式及力学性能的变化。     

以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

碳化硅纳米粉体的合成、分散与烧结工艺技术研究进展

碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨性等优异的机械性能以及耐化学腐蚀等,已广泛应用于各个工业领域以及航空航天领域.本文从纳米碳化硅粉体的合成、分散方法以及碳化硅基陶瓷的烧结方法与烧结助剂等方面综合评述了目前有关碳化硅纳米复相陶瓷的研究进展.     

热管理用高导热碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性,广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域,成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相,如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力;优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻;热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体;设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法,提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外,本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向,即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,优化探索高效、低成本的制备工艺;深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。     

泡沫碳化硅陶瓷的导电性能

采用高分子热解和反应烧结方法制备出泡沫碳化硅陶瓷，研究了泡沫碳化硅陶瓷的体积分数变化和钛的掺杂对泡沫碳化硅陶瓷骨架导电性能的影响．结果表明：随着泡沫碳化硅陶瓷的体积分数提高，泡沫碳化硅陶瓷的电阻率降低，这是泡沫碳化硅陶瓷筋中部碳化硅的面积增加所引起的；掺杂的钛转变成TiSi2导电相改善了泡沫碳化硅陶瓷的导电性能．TiSi2呈现离散和团聚两种形态分布，以不规则的形状位于碳化硅晶界之间，在碳化硅中作为施主杂质．泡沫碳化硅陶瓷表现出的正或负温度系数取决与掺杂的钛量的多少．     

断裂方式对氧化铝基复合陶瓷耐磨性的影响

通过磨粒磨损试验测定了氧化铝 陶瓷、氧化铝/碳化硅复合陶瓷和氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性. 利用透射电子显微镜(TEM)观察了样品的微观结构, 采用扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的断口形貌和磨损表面的剥落情况. 研究了断裂方式对磨损表面剥落和耐磨性的影响. 结果表明: 氧化铝陶瓷的磨损主要由断裂磨损机制控制, 氧化铝/碳化硅复合陶瓷的磨损主要由塑性磨损机制控制, 氧化铝/莫来石复合陶瓷受这两种磨损机制共同作用. 相对于氧化铝陶瓷, 氧化铝/碳化硅复合陶瓷和氧化铝/莫来石复合陶瓷的耐磨性提高2～4倍, 这主 要是由于其断裂方式转变为以穿晶断裂为主, 减少了磨损面的脆性剥落.     

反应烧结TiB_2－SiC复相陶瓷的物相反应、力学性能及残余应力

利用ＴｉＨ２，Ｓｉ和Ｂ４Ｃ之间的化学反应制备ＴｉＢ２－ＳｉＣ复相陶瓷，研究了反应时物相生成机理及添加Ｎｉ对材料力学性能的影响．采用ＳＥＭ观察复相陶瓷的显微结构及裂纹扩展过程，用ＸＲＤ法测定了复相陶瓷内的残余应力，探讨了复相陶瓷的增韧机理同时，残余应力测试结果表明，精磨会给材料表面带来一定的机械加工应力，但随方向而异，并对残余应力的测定造成影响     

MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷烧结温度的影响

用注浆成型方法,通过加入MnO2-TiO2-MgO复相添加剂,在1300℃下获得了相对密度为95%的氧化铝陶瓷。研究了MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷力学性能、显微结构的影响。通过比较在添加相同质量MnO2、MgO的情况下,添加不同质量的TiO2对氧化铝陶瓷烧结性能的影响。结果表明,该复相添加剂能有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,尤其Al2O3+0.5%MgO+3%MnO2+3%TiO2体系烧结效果最好,晶粒分布均匀,几乎无晶粒异常现象,平均粒径为1μm,烧结体密度达到3.78g/cm3。