高性能Si3N4基可加工复合陶瓷的快速制备

采用SPS在1600～1650℃烧结5min可以获得致密的Si_3N_4-BN复相陶瓷,实验结果表明,随着BN体积分数的增加,BN聚集生长导致Si_3N_4-BN复相陶瓷强度总体均呈缓慢下降趋势,但仍然维持在很高的强度水平,BN体积分数为30%时三点弯曲强度接近900 MPa,而且拥有优异的可加工性能,SEM分析表明,借助SPS可以在实现Si_3N_4-BN复相陶瓷快速致密化基础上进行相组成及显微组织的调控和优化,从而改善材料的性能。     

圆柱形微波多模烧结腔烧结Al2O3陶瓷的性能

应用微波加热技术进行高纯Al2O3陶瓷烧结是一种理想的选择.本文使用一种新型的圆柱形微波多模烧结腔体进行了Al2O3陶瓷的烧结研究,该设备可在短时间内达到较高的烧结温度,并能实现坯体的整体烧结.分别对纯Al2O3粉体和Al2O3/MgO混合粉体进行了烧结实验,结果表明,添加MgO作为助烧剂烧结得到的陶瓷试样的相对密度高于纯Al2O3粉体烧结得到的陶瓷试样,在1 700℃下保温40 min,其相对密度可以达到理论密度的97.8%,维氏硬度达22.3 HV/GPa.从SEM图中可观察到试样微观结构良好,晶粒大小均匀,致密化程度高.     

圆柱形微波多模烧结腔烧结Al_2O_3陶瓷的性能

应用微波加热技术进行高纯Al2O3陶瓷烧结是一种理想的选择.本文使用一种新型的圆柱形微波多模烧结腔体进行了Al2O3陶瓷的烧结研究,该设备可在短时间内达到较高的烧结温度,并能实现坯体的整体烧结.分别对纯Al2O3粉体和Al2O3/MgO混合粉体进行了烧结实验,结果表明,添加MgO作为助烧剂烧结得到的陶瓷试样的相对密度高于纯Al2O3粉体烧结得到的陶瓷试样,在1 700℃下保温40 min,其相对密度可以达到理论密度的97.8%,维氏硬度达22.3 HV/GPa.从SEM图中可观察到试样微观结构良好,晶粒大小均匀,致密化程度高.     

烧结温度对BN/Si_3N_4透波材料性能和显微结构的影响

利用无压烧结技术,制备BN/Si_3N_4透波材料;研究了1 400℃、1 500℃、1 600℃和1 680℃四个烧结温度对BN/Si_3N_4透波材料致密化、弯曲强度、介电性能和显微结构的影响。结果表明:温度升高有利于β-Si_3N_4晶相的生成,烧结温度为1 600℃时,BN/Si_3N_4透波材料中针状β-Si_3N_4相和h-BN相并存;随着烧结温度的升高,气孔率单调降低,相对密度单调升高;弯曲强度、断裂韧性、介电常数和介电损耗逐渐增大;当烧结温度为1 600℃时,相对密度为74.2%,弯曲强度和断裂韧性分别为281.3 MPa和2.74 MPa/m~2,介电常数和介电损耗分别为5.01和0.010 2,可以作为航空航天飞行器的候选材料。     

TiB2—BN复相导电陶瓷的研究进展

介绍了TiB2、BN的主要性能;近期有关TiB2、BN的主要研究动态及研究结果;TiB2-BN复相导电陶瓷的主要性能;当前蒸镀工业中蒸发舟所能达到的水平等,对TiB2-BN蒸发舟仍存在的问题提出了一些建议。     

Sialon陶瓷的常压烧结

在Si3N4,Al2O3,AIN和Y2O3混合料常压烧结过程中,由于过程反应生成SiO,CO,N2等气相物质和由于Si3N4原料在高温常压下分解压高,从而常压烧结致密化过程始终伴随着一个失重的塑致密化过程。为了解决这一问题,作者研究了填料成分、烧结温度、烧结时间等工艺条件对Sialon陶瓷常压烧结密度的影响,分析了烧结过程的物理化学机制和致密化机制。4种填料分别为Si3N4,Si3N4 SiO2,Si3N4 Al2O3 AIN和Si3N4 Al2O3 AIN BN。被烧料典型配方为：Si3N465%-70%,Al2O320%-25%,AIN10%,另加6％Y2O3。当填料成分为70％Si3N4 24%Al2O3 3%AIN 3%BN时,制得了相对密度达99％,抗弯强度达612．2MPa的常压烧结Sialon陶瓷。研究结果表明：对于通式为Si6-zAlzOzN8-z的Sialon陶瓷,当Z＝2时,其最佳烧结温度为1750℃,烧结时间为40min;Sialon的烧结过程是1个多因素控制的瞬时液相烧结过程。     

烧结温度对Al_2O_3-SiC复合陶瓷力学性能的影响

以Al2O3和SiC为原料,利用热压烧结法制备了Al2O3-SiC复合陶瓷.采用三点弯曲法、单边切口梁法等手段和SEM方法分别测定和分析了该复合陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、致密度和断口形貌.结果表明,Al2O3-SiC10wt%复合陶瓷的致密度随热压烧结温度的提高而逐渐提高,最高可达98.42%;抗弯强度随烧结温度的升高而呈上升趋势,在1 800℃时抗弯强度最大为623MPa;断裂韧性明显是随温度的升高加强,特别是在1 850℃烧结时达到最高值7.9MPa·m1/2.材料的断裂方式主要为沿晶断裂,随着烧结温度升高,穿晶断裂所占的比例增大.     

配料Z值对常压烧结Sialon结构与性能的影响

由于Si6-zAlzOzN8-z（Z值变化范围为0－4．2）制备过程中物理、化学反应十分复杂，同时几乎没有可能制备单晶全致密Sialon材料，从而使Z值的精确控制十分困难。然而，大量研究表明，Z值对材料的结构和性能，如晶格常数、密度、硬度、断裂韧性、强度等有重要的影响，用Si3N4,Al2O3,AlN,Y2O3混合料以聚乙烯醇（PVA）为成型剂，用模压法成型，单位压制压力为78．5MPa，烧结在石墨电阻炉中进行，以Si3N4 Al2O3 AlN BN混合粉为烧结填料，工业氮气为保护气氛，制得了相对密度大于99％，抗弯强度为612．2MPa的Sialon陶瓷。结果表明：在一定实验条件下，Z为1和2的材料烧结致密化程度最好，强度随烧结坯密度增加呈指数增加，要获得高的强度，材料密度不能低于3．2g/cm^3；晶格常数a随Z值增加呈线性增加，c值随Z变化规律不明显，Z值为1－2的材料烧结性能最好。     

碳化硼陶瓷相对密度与性能的关系

研究了碳化硼陶瓷无压烧结致密化过程中相对密度与力学性能的关系，试验表明，添加碳能显著地促进烧结过程，并提高其烧结制品的相对密度，当含碳质量分数为4.5%，烧结温度为2200℃时，制品的性能达到较高的水平，过高的烧结温度和过多的碳均不利于性能的提高。     

Al2O3/hBN层状自润滑复合材料的组成与显微结构分析

在Al2O3陶瓷中掺杂六方氮化硼(hBN)达到了系统自润滑的效果，同时以hBN作为弱界面层引入自润滑复合陶瓷基体，设计了Al2O3-hBN层状结构，对该层状复合材料的显微结构及相组成进行研究表明，当基体中hBN含量为10％，烧成温度为1650℃时，BN不会熔融而且可以均匀弥散在基体中。     

Thermal Shock Resistance and Erosion Resistance of TiB2 Multiphase Ceramic Composites

The thermal shock resistance and anti- aluminum erosion of TiB2 - BN multiphase ceramics composites were studied. The experimental results show that the TiB2-BN multiphase ceramic possesses a good thermal shock resistance at high temperatures （ 1000, 1200, 1400, 1500 ℃ ）, with the increasing in thermal shocking temperature, the electro-conductivity of TiB2-BN ceramics increases. The metal aluminum has a great influence on the properties of TiB2 - BN ceramics and the main reason is that the aluminum reacts seriously with BN. It is suggested that the content of BN should be reduced to the greatest extent.     

TiB2-BN复相陶瓷的制备工艺及性能研究

采用等离子放电热压烧结方法研究了TiB2-BN复合材料的制备条件和烧结工艺，获得了综合性能良好的TiB2-BN复合材料。研究表明，混料方式的选择对最终获得性能良好的TiB2-BN复合材料有很大影响，且TiB2含量(体积分数)为50％左右时可获得较好的材料性能。在烧结过程中，随着保温时间的延长，TiB2-BN复合材料的相对密度有较大提高，电阻率和抗弯强度则出现极值。     

Preparation of BN／SiO2 ceramics by PIP method

The precursor infiltration and pyrolysis(PIP) method for preparation of BN/SiO2 composites was used to improve mechanical properties, dielectric properties and feasibility of high temperature dielectric parts with large dimensions and complex shapes. In the processing procedure, the porous BN ceramic matrix was first successfully prepared by compacting the mixed powders of B and BN and then sintering them at a certain temperature under normal pressure of N2. The polycarbosilane(PCS) solution was vacuum infiltrated into porous BN ceramics at the room temperature and then at 800℃ in the air to depolimerize out amorphous SiO2, and sintered further at 1 300℃ in N2 to get BN/SiO2 composites. The microstructure of materials was studied by means of X-ray diffraction and electron probe micro analysis. The thermo-decomposition mechanism of PCS was investigated by a TG-DTA and infrared (IR) spectrum analysis. The flexural strengths were measured by the three-point bending method. The dielectric constant and the loss tangent were measured by the wave-guide method. The results show BN/SiO2 composites were fabricated. The obtained composites posses a flexural strength of 61.96 - 93.31 MPa, the dielectric constant in the range of 3.50 - 3.78 and the order of magnitude of the loss tangent at 10^-3 , which are good for the high tempera turedielectric parts with large size and complex shapes.     

LiNbO3/Al2O3复合材料的制备及其力学性能

为了研究铁电相LiNbO3对Al2O3陶瓷材料结构及其力学性能的影响,以Al2O3 Nb2O5 和LiCO3为主要原料,分别通过高温固相法和热压烧结法,制备LiNbO3/Al2O3复合材料.对制备的复合材料进行物相分析,抗折强度的测试以及显微形貌观察.结果发现：LiNbO3的加入有利于促进Al2O3的烧结,降低了Al2O3陶瓷的烧结温度.当烧结温度超过1 200℃时,复合材料的主晶相仍然为LiNbO3和Al2O3,但由于少量Li元素挥发,生成物相LiNb3O8.在1 200℃保温3h,通过高温固相法烧结,5vol％ LiNbO3/95vol％ Al2O3复合材料的抗弯强度达到了最高,为162.34MPa.在1 300℃,150MPa（保温保压1h）热压烧结制备的15 vol％ LiNbO3/85 vol％ Al2O3复合材料致密度为92.82％,其抗弯强度和断裂韧性分别为393.94 MPa和2.38 MPa· m1/2.该复合材料中的LiNbO3晶粒出现了非180°畴结构,这种电畴结构有利于改善材料的力学性能.     

Reaction mechanism and microstructure evolution of reaction sintered <Emphasis Type="Italic">h</Emphasis>-BN

Hexagonal boron nitride ceramic (h-BN) based on the nitridation of B powders was obtained by reaction sintering method. The effects of sintering temperature on the mechanical properties and microstructure of the resultant products were investigated and the reaction mechanism was discussed. Results showed that the reaction between B and N₂ occurred vigorously at temperatures ranging from 1 000 °C to 1 300 °C, which resulted in the generation of t-BN. When the temperature exceeded 1 450 °C, transformation from t-BN to h-BN began to occur. As the sintering temperature increased, the spherical particles of t-BN gradually transformed into fine sheet particles of h-BN. These particles subsequently displayed a compact arrangement to achieve a more uniform microstructure, thereby increasing the strength.     

Fabrication and Microstructure of BN Matrix Composites with Electrical COnductivity

BN ceramic is advanced engineering ceramics with excellent thermal shock resistance,good workability and excellent dielectricity.TiB2 ceramic has excellent electric conductivity,high melting points,and corrosion resistance to molten metal.Therefore,the composite consisting of BN and TiB2 ceramics is expected to have a combination of above-mentionaed properties,thereby can be used as self-heating crucible.In this puper,hot pressing technology was used to fabricate the high performance BN-TiB2 composite materials,microstructure and electric conducting mechanism were studied,and the relationship between the microstructure and physical property was discussed.the results show that the microstructure of composites has a great influence on the physical property of composites.The BN-TiB2 composites with excellent mechanical strength and stable resistivity can be obtained by optimizing the processing parameter and controlling the microstructure of composites.     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

Al_2O_3-TiC复合材料放电等离子烧结(SPS)致密化研究

用燃烧合成及放电等离子烧结法制备出致密Al_2O_3-TiC复合材料;分析了烧结温度与材料致密度、显微结构及力学性能的关系;真空气氛、1650℃、保温5min烧结试样的相对密度达99.8％,断裂韧性为4.61 MPa·m~(1/2);更高温度下烧结,气相反应加剧,不利于致密度进一步提高,力学性能也有所下降。沿晶断裂是其主要断裂方式。     

合金元素Cu对α-Al2O3体结构拉伸强度和断裂性能影响的第一性原理研究

随着粉末冶金技术的发展,金属粉末被广泛用于金属-氧化铝基陶瓷复合材料的制备,具有提高烧结活性、增强增韧的作用。为了从原子尺度研究金属元素对氧化铝陶瓷结构的力学性能影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算手段,建立合金元素Cu替代α-Al2O3中Al3+的掺杂晶胞模型与纯净α-Al2O3晶胞模型,通过第一性原理计算模拟拉伸试验方法（FPCTT）研究了二者的拉伸变形过程与断裂机制,该方法能够模拟晶胞沿单轴方向的理想拉伸变形过程。借助电荷密度分布图及差分图,Mulliken电荷布居分析等方法,从原子构型与电子结构方面研究了合金元素Cu对陶瓷材料α-Al2O3的影响作用与机理。研究发现：纯净α-Al2O3晶胞在应变为0.18时达到理论拉伸强度（55.51GPa）,并且伴随着Al原子向邻近的O原子层弛豫,具有明显的屈服效应。在合金元素掺杂模型中,由于Cu与O较弱的键合作用,变形过程伴随着Cu-O键的衰弱断裂,杂质体系在应变为0.12时发生断裂,拉伸强度为40.33GPa,其断裂方式为脆性断裂。结果表明：纯净的α-Al2O3结构单向拉伸变形过程伴随着较弱Al-O键的断裂且Al原子向O原子层弛豫,而合金元素Cu的进入基体结构后形成了键能更弱的Cu-O键,并在单向拉伸变形过程中率先断裂,导致体结构的断裂。说明合金元素Cu以原子替代方式进入α-Al2O3体结构中弱化了体结构的粘附性能,导致整体结构拉伸强度的降低。