压制压力对Cu-Ni系粉末烧结行为的影响

将Cu、Ni混合粉末压制成形后,用固相烧结的方法制成块状试样,研究压制压力对Cu粉和Ni粉烧结行为的影响。研究表明,增大Cu粉和Ni粉成形中的压制压力,可以促进固相烧结过程中的界面扩散和迁移,有利于Cu Ni单相固溶体组织的形成;同时,Cu粉和Ni粉生坯和烧结体的致密度和硬度也都呈上升趋势。     

低温烧结铁氧体/陶瓷复合材料的电磁性能研究

采用MgCuZn铁氧体(MCZF)分别与少量CaTiO3(CT)和BaTiO3(BT)复合,以Bi2O3为助熔剂,通过标准陶瓷工艺在900和950℃烧结得到适合低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的两类复合材料MCZF/CT和MCZF/BT。对比研究铁氧体与两类复合材料的磁性能和介电性能发现,与陶瓷复合后材料的截止频率可以从13.9MHz提高到136.5MHz,而1MHz处的介电损耗可以从0.741降低到0.012。对比研究不同烧结温度下复合材料的电磁性能发现,950℃烧结的样品比900℃烧结时有更高的起始磁导率、Snoek产量、介电常数及更低的介电损耗,其中MCZF/CT的起始磁导率达到51.8,明显高于MCZF/BT,但后者有更优良的介电频率特性。此外,结合微结构分析讨论了950℃烧结样品的电磁性能变化原因。     

电解铜粉和雾化铜粉对SPS过程中显微组织演变的影响

以电解铜粉和雾化铜粉为SPS烧结原材料,对它们在SPS烧结过程中的烧结曲线、烧结体显微组织的演变过程,以及烧结温度对烧结体相对密度的影响进行了分析、比较,并分析了其中的原因。得到电解铜粉和雾化铜粉在SPS烧结过程中显微组织演变特征和规律不同的结论。     

Al和Zn周期性层片状组织的形成

为探讨A l粉和Zn粉形成周期性层片状组织的机理,采用粉末烧结方法,在不同粉末配比、烧结温度、保温时间、压制方式和冷却方式条件下,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射技术,研究了A l-Zn周期性层片状组织的微观形貌和相组成.研究发现,在A l粉和Zn粉固相成型和烧结过程中,提高烧结温度、延长保温时间以及增加粉末颗粒接触界面都可以促进A l/Zn周期性层片状组织的形成;压制和冷却方式不影响A l/Zn周期性层片状组织的形成.A l粉和Zn粉通过固相反应扩散直接形成周期性层片状组织.     

BNT-BT粉体的低温合成及陶瓷性能研究

研究了0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3[记为BNT-6BT]无铅压电陶瓷的预烧温度对陶瓷粉体相结构的影响,并在低温合成了BNT-6BT陶瓷粉体,利用这些粉体,采用传统固相烧结工艺,制备了BNT-6BT无铅压电陶瓷;研究了不同预烧温度对BNT-6BT压电陶瓷压电性能、介电和铁电性能的影响。结果表明BNT-6BT陶瓷粉体可以在600℃合成,与通常在900℃合成相比,大大降低了BNT-6BT陶瓷粉体的预烧温度;采用传统的陶瓷固相烧结工艺,利用在600℃合成的粉体所制备的压电陶瓷,其电学性能有所提高：密度ρ=5.87g/cm3,压电常数d33=141pC/N,平面机电耦合系数kp=0.30,机械品质因数Qm=141,居里温度TC=278℃,去极化温度Td=132℃,相对介电常数εr=1643,自发极化强度Pr=23μC/cm2和矫顽场Ec=32kV/cm。     

烧结方法对MgB2超导体结构和性能的影响

以Mg粉和B粉为主要原料,采用两种烧结方法制备出MgB2超导体.利用x射线衍射仪、扫描电子显微镜、阿基米德法和标准的直流四引线法等,分别研究了样品的物相组成、显微结构、密度和临界电流密度等.研究发现,MgB2块材的密度随Mg粉粒度的增加而降低.与常规烧结相比,快速烧结时MgB2块材的密度较低且含有更多的非超导相,如Mg和MgBx(x=4,6或12).快速烧结MgB2线材的临界电流密度低于常规烧结线材的.结果表明,快速烧结不利于获得高性能的MgB2超导体.     

气化粉与湿法粉制备ITO靶材过程及性能对比研究

分别以ITO气化粉和湿法粉为原料,在相同工艺条件下,经过球磨、造粒、成型等工序制备了ITO靶材,研究了ITO气化粉和湿法粉制靶中间品及最终靶材的主要性能。结果表明:模压和CIP后,湿法粉坯体密度均低于气化粉的,但由于ITO湿法粉原料粒径细而均匀,烧结活性更高,故在较低的烧结条件下可制备出更高密度的靶材。     

钼粉与Ni及Ni3Al粉末烧结的显微结构分析

为了使钼粉得到较高的密度,将其在2500K的高温下进行烧结.而添加2wt%Ni或5wt%NiAl粉末的钼粉,在1573K下保温1h进行烧结时,其密度分别达到94%和96%.也就是说,添加Ni粉或Ni3Al合金粉末显著地提高了钼粉的烧结特性.     

直接金属粉末激光烧结成形机制的研究

分析了直接金属粉末激光烧结中单组元金属粉末、多组元金属粉末和预合金粉末的烧结成形机制;详细讨论了表面张力、粘度、颗粒尺寸及其分布和吸收率/反射率等材料特性以及激光参数、铺粉厚度、保护气氛、粉床预热温度和烧结辅助材料等工艺参数对成形质量的影响;并讨论了直接金属粉末激光烧结的进一步研究方向.     

选择性激光烧结用尼龙12覆膜Cu粉的制备

提出了溶剂沉淀法制备选择性激光烧结(SLS)用尼龙12覆膜Cu粉复合粉末材料,利用扫描电镜(SEM)观察了复合粉末材料的微观形貌,通过差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)对复合粉末材料的熔融、结晶行为,烧结温度窗口及热稳定性进行了研究,并测试了其烧结件的力学性能。结果表明,复合粉末材料的熔点、结晶速度及热稳定性较纯尼龙粉末有所提高,烧结温度窗口变宽,因而烧结性能优于纯尼龙粉。复合粉末材料烧结件的弯曲强度、弯曲模量、硬度均高于纯尼龙粉的烧结件。     

HA-SrCO_3-SiO_2复合涂层的制备及其生物活性

为制得在力学性能和生物活性方面都较为优异的羟基磷灰石(HA)复合涂层,首先,通过添加二元成骨微量元素化合物SrCO_3和SiO_2,以壳聚糖为造孔剂,采用电泳沉积的方法辅以高温烧结制得HA-SrCO_3-SiO_2复合涂层;然后,使用FTIR、XRD、SEM、EDS、万能材料试验机和电化学工作站对复合涂层进行测试与表征,并通过1.5倍离子浓度模拟体液的浸泡培养评价HA-SrCO3-SiO2复合涂层的生物活性。结果表明:HA-SrCO_3-SiO_2复合涂层与基体间的结合强度达28.6 MPa;在模拟体液中浸泡培养7d后,复合涂层表面完全碳磷灰石化,说明该复合涂层具有比单一掺杂成骨微量元素化合物复合涂层及纯HA涂层更为优异的生物活性。所得结论表明制得的HA-SrCO_3-SiO_2复合涂层有望开发成为新一代人工骨替代材料。     

纳米BaTiO3-SiCw/聚偏氟乙烯三元复合薄膜的制备及其介电性能

以15wt%十六烷基三甲基溴化铵改性碳化硅晶须(CTAB-SiC_w)和KH550改性纳米BaTiO₃(BT)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,通过溶液流延法制备了BT-SiC_w/PVDF三元复合薄膜,利用FTIR、XRD、SEM和LCR介电温谱仪-高温测试系统联用装置对产物进行结构表征和介电性能测试。结果表明:KH550可以成功改性BT粒子且不会改变BT晶体结构,SiC_w和BT能够较好地分散在PVDF基体中;随着BT引入量的增加,复合薄膜的介电常数先增加后减小,其中当引入10wt%BT时介电性能最优,即频率f=500 Hz、介电常数ε_rmax=33、介电损耗tanδ_max=0.154。随着温度的升高,该试样的介电常数和介电损耗也逐渐增加,并在120℃达到最大值(f=500 Hz、ε_rmax=110、tanδ_max=1.3)。结果对于研究具有高介电常数的三元复合电介质材料为在埋入式电容器中获得应用提供了一种策略。      

牡蛎壳为原料制备医用CaCO3/HA复合生物材料

以牡蛎壳为原材料,通过水热法制备了碳酸钙(CaCO3)/羟基磷灰石(HA)复合材料,拟达到降低HA生产成本并改善其降解性能的目的。通过物相分析和SEM、TEM观察发现制得的CaCO3/HA复合材料呈现片层状,其微观形貌呈现纳米颗粒状。实验通过控制钙、磷元素的投料比例制备了HA含量为20%、40%、60%的三种CaCO3/HA复合材料(20%HA、40%HA、60%HA),通过ICP测试计算得出HA的实际含量为17.52%、34.30%、43.24%。随着HA含量的增加, CaCO3/HA复合材料的比表面积和热稳定性显著提升。体外降解实验结果表明,三种不同HA含量的复合材料在PBS模拟体液中14d的降解率分别为15.2%,12.0%和10.8%,降解率随HA比例的增高而降低。这些结果表明:水热法合成CaCO3/HA复合材料可通过钙、磷元素的投料比例来调控HA的转化率,进而调控CaCO3/HA复合材料的降解速率,实现其在骨科领域的潜在应用。     

仿骨成分多元掺杂羟基磷灰石体外成骨性能研究

羟基磷灰石因有良好的生物学活性被广泛应用于人工骨替代材料, 但纯羟基磷灰石存在的自身不足限制了其临床应用范围。人体硬组织中含有多种具有重要生化作用的微量元素, 本研究按照骨骼中微量元素含量对羟基磷灰石进行掺杂改性, 制备出一种新型仿骨成分多元掺杂纳米结构羟基磷灰石材料(HA₂)。通过碱性磷酸酶活性染色、半定量PCR测量和茜素红染色等不同方法对比了未掺杂纳米结构羟基磷灰石(HA₁)和多元掺杂纳米结构羟基磷灰石材料(HA₂)对小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)增殖及分化的影响。碱性磷酸酶活性染色实验证明HA₂比HA₁具有更强的促进细胞产生ALP的作用; 半定量PCR测量证明HA₂比HA₁对成骨基因的表达有更为显著的促进作用; 茜素红对矿化结节的染色实验同样证明HA₂比HA₁更有利于成骨细胞发生矿化。相对于未掺杂纳米结构HA₁, 多元掺杂纳米结构HA₂对小鼠成骨前体细胞MC3T3-E1的分化及成骨有显著促进作用。多元掺杂改性使人工合成纳米结构羟基磷灰石更接近人体骨的无机成分, 具有优良的成骨性能, 是一种有前途的硬组织植入体材料。     

WC-40%Al2O3复合粉末二步热压烧结

以高能球磨机械合金化制得的WC-40%Al₂O₃复合粉末为原料,采用二步热压烧结法制备复合块体。首先将粉末坯体在压力条件下加热到较高的温度 T₁,获得相对致密的坯体结构,此时存在临界的可收缩气孔,然后将其保温在一个相对较低的温度 T₂,通过低温保温实现致密化。由于烧结过程温度相对较低,晶粒长大被有效抑制。采用XRD、SEM、扫描探针（SPM）对复合材料的物相、微观结构进行表征,并进行正交实验分析第二步烧结温度以及保温时间对复合块体微观组织和力学性能影响。结果表明：当 T₁=1600 ℃、T₂=1450 ℃保温6 h时,WC-40%Al₂O₃复合材料成形致密度达到99.03%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.36 GPa和10.4 MPa·m^1/2,抗弯强度为1162.1 MPa.     

牛血清环境下等离子喷涂ZrO_2增强羟基磷灰石涂层的摩擦磨损性能

为了研究ZrO_2增强羟基磷灰石(HA)复合涂层在牛血清润滑环境下的摩擦磨损性能,首先,采用等离子喷涂技术在钛合金基体上制备了ZrO_2含量分别为0、15wt%和30wt%的HA生物陶瓷涂层;然后,分析了ZrO_2/HA复合涂层的物相成分和结合强度;最后,采用UMT-3销盘摩擦试验机研究了ZrO_2/HA复合涂层在牛血清润滑环境下的摩擦磨损性能,观察涂层磨损表面微观形貌并分析了磨损机制。结果表明:HA涂层的主要物相为HA,15wt%ZrO_2/HA复合涂层和30wt%ZrO_2/HA复合涂层中的ZrO_2以立方相形式存在,并且衍射峰强度高于HA的。随着ZrO_2含量增大,涂层的结合强度明显增大。ZrO_2/HA复合涂层与纯HA涂层相比,有更好的耐磨性和更低的摩擦系数。纯HA涂层的磨损机制以犁沟效应和磨粒磨损为主,而15wt%ZrO_2/HA复合涂层和30wt%ZrO_2/HA复合涂层的磨损机制为脆性剥落磨损。     

Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响

针对Ti811钛合金硬度低、耐磨性差的问题,以TC4粉、Ni45A粉和Y₂O₃粉为原料,采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811钛合金表面进行了激光熔覆制备耐磨复合涂层的实验,分析了熔覆层的组织和相组成,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损等力学性能。研究表明:复合涂层组织由枝晶TiC、依附生长于枝晶TiC表面的纳米颗粒TiC、生长于基体表面的等轴球形（近球形）TiC、金属间化合物Ti₂Ni、增强相TiB、TiB₂及基体α-Ti组成,所有生成相呈均匀弥散分布状态;涂层中等轴球形（近球形）TiC和Y₂O₃构成了复合相结构,经二维点阵错配度计算表明,Y₂O₃的（111）晶面与TiC的（110）晶面的二维点阵错配度δ=6.54%,因此Y₂O₃可作为TiC的有效异质形核核心细化晶粒;涂层的显微硬度处于HV_0.5 655~700之间,较Ti811基材提高了约1.6~1.8倍;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦磨损性能较基材显著提升。      

原料预处理对BaTiO3压电陶瓷的物性影响

BaCO₃微粉原料通常由尺寸较大的棒状颗粒所组成, 这些棒状颗粒在一次球磨过程中由于不容易粉碎, 从而对经预烧、二次球磨所得到的BaTiO₃陶瓷微粉的化学组分的均匀性和颗粒度产生影响, 进而影响后序烧结制备的BaTiO₃陶瓷的微观组织结构和压电性能。本研究重点探讨了以BaCO₃和TiO₂为原料、通过固相反应途径制备BaTiO₃陶瓷时, 实施原料预处理对所制备的BaTiO₃压电陶瓷物性的影响。研究发现, 配料前对BaCO₃原料实施球磨预处理可明显地降低棒状颗粒的尺寸, 从而可获得颗粒度细化的BaTiO₃陶瓷微粉, 进而制备致密度更高和晶粒尺寸更小而压电性能更高的BaTiO₃陶瓷材料。研究中对BaCO₃微粉进行不同时间的球磨预处理, 然后制备钛酸钡陶瓷, 考察了其压电性能、介电性质、铁电性能和微观结构等物理性质。利用同样的BaCO₃微粉原料, 未经球磨预处理所制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值为410 pC/N, 而实施合适的球磨预处理制备的BaTiO₃陶瓷的压电系数d₃₃最高值可达470 pC/N。     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

聚丙烯酰胺凝胶法制备Bi2Mn4O10及其电化学性能

Bi₂Mn₄O₁₀具有高的理论比容量, 被认为是一种理想的锂离子电池负极材料。本研究以硝酸铋和乙酸锰为原料, 采用聚丙烯酰胺凝胶法制备Bi₂Mn₄O₁₀负极材料, 考察了制备条件对Bi₂Mn₄O₁₀负极材料的物相、形貌及电化学性能的影响。结果表明: 在丙烯酰胺含量与总金属离子摩尔比为8 : 1, 葡萄糖浓度为1.11 mol/L, 热处理温度为873 K的条件下, 可得类球型、分散性良好的纯相Bi₂Mn₄O₁₀粉末。作为负极材料, Bi₂Mn₄O₁₀粉末在0.2C (1C=800 mA/g)倍率下循环50圈后可保持496.8 mAh/g的比容量, 容量保持率为76.9%; 3C倍率下放电容量为232 mAh/g。