TiN-Al2O3纳米复合材料的力学性能和导电性能

以纳米TiN和α-Al₂O₃粉体为原料,采用球磨混合法制备了纳米TiN-Al₂O₃复合粉体,通过热压烧结得到致密烧结体.研究了纳米TiN颗粒对Al₂O₃材料力学性能和导电性能的影响,实验结果表明:在Al₂O₃基体中加入15vol％TiN纳米颗粒时,Al₂O₃材料的弯曲强度和断裂韧性分别从370MPa和3.4MPa·m^1/2提高到690MPa和5.1MPa·m^1/2,随着TiN添加量的增加,复合材料的电阻率逐渐降低,在25vol％TiN时达到最低值(6.5×10^-3Ω·cm).     

燃烧条件对自蔓延高温合成Al2O3/AlB12复相陶瓷粉体特性的影响

以铝、B₂O₃为原料,利用自蔓延高温合成（SHS）制备了Al₂O₃／AlB₁₂复相陶瓷粉体,研究了燃烧条件对粉体特性的影响．结果发现,经球磨处理后,复相陶瓷粉体中Al₂O₃的平均粒径为3～4μm,AlB₁₂的粒度为亚微米级．粉体的比表面积为～1m²／g．燃烧过程中B₂O₃易于挥发,并在合成产物的表层生成B₂O₃和9Al₂O₃·2B₂O₃副产物相．在较低压力的氩气中进行合成,可以减少副产物相,获得纯度较高的复相陶瓷．与实际测量的燃烧温度对比发现,按照化学反应式13Al＋6B₂O₃＝6Al₂O₃＋AlB₁₂,通过热力学计算得到的绝热燃烧温度明显偏高．     

Al2O3含量对Al2O3/LiTaO3复合陶瓷介电性能的影响

采用热压烧结法制备了Al₂O₃/LiTaO₃ (ALT) 陶瓷复合材料, 研究了Al₂O₃不同体积含量(5vol%、10vol%、15vol%和20vol%)对LiTaO3压电陶瓷介电性能的影响. 结果表明：随着频率的增加, 不同Al₂O₃含量的ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗均降低, 但降低的幅度不同. 少量Al₂O₃(5vol%)的添加既能增大材料的介电常数同时又降低了材料的介电损耗, 但是随着Al₂O₃含量的继续增加, ALT陶瓷复合材料的介电常数和介电损耗都增大, 其居里温度先升高后降低. Al₂O₃作为第二相不但能促进LiTaO3陶瓷烧结致密,而且对ALT陶瓷复合材料的介电性能也有提高.     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al₂O₃对MgO和TiO_２合成MgTiO₃陶瓷烧结性、物相组成和微波介电性能的影响,XRD分析结果表明:没有添加Al₂O₃时,合成的MgTiO₃陶瓷中只含有MgTiO₃和MgTi₂O₅相;加入Al₂O₃后MgTiO₃陶瓷中除了MgTiO₃和MgTi₂O₅相外,还出现了MgAl₂O₄相,这是由于Al₂O3和 MgO发生固相反应．MgAl₂O₄的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降,但是可以降低反应烧结合成MgTiO₃陶瓷的相对介电常数和介电损耗．     

Al2O3-SiO2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al₂O₃-SiO₂复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO₂和γ-Al₂O₃晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al₂O₃/SiO₂=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al₂O₃,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃,1220℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al₂O₃;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.     

微波酸消解α-Al2O3研究

使用MARS-5微波高压消解系统采用HCI或HNO₃成功地溶解了α-Al₂O₃样品,指出当溶剂温度上升至240℃时,HCI或HNO_{_3}对α-Al₂O₃样品具有较强的溶解能力.当溶剂量固定时,样品量的大小与溶样时间大致成正比关系. Al₂O₃样品中α相比率越高,消解时间越长.     

纳米Ti0.8Cr0.2OxNy粉体的制备与表征

以沉淀法制备的纳米TiO₂/Cr₂O₃复合粉体为原料,采用氨解法在800℃、氮化8h制备了纳米Ti_0.8Cr_0.2O_xN_y粉体。对纳米TiO₂/Cr₂O₃复合粉体和合成的氧氮化物粉体用俄歇电子能谱(AES)、氮吸附比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子探针显微分析(EPMA)等方法进行了表征。结果表明:沉淀法可以制备出组成均匀的纳米TiO₂/Cr₂O₃复合粉体,该复合粉体在800℃氮化8h可得到粒度为20～30nm的纯立方相Ti_0.8Cr_0.2O_xN_y纳米粉体,其比表面积达4674m²/g。     

高能球磨结合SPS技术制备Al2O3-TiC复合材料及其性能研究

以TiO₂、Al、C(石墨)为原料,首先采用高能球磨引导铝热反应合成了Al_2O3-TiC 纳米复合粉体,然后采用放电等离子体烧结纳米复合粉体制备了Al₂O₃-TiC复合材料.结果表明,在氩气氛围下高能球磨3h后,原料粉末就发生了铝热反应,合成的Al₂O₃-TiC复合粉体粒子尺寸大约在100nm左右.采用SPS技术在1450℃保温4min烧结的试样致密度达99.6%,并且结构精细(大部分晶粒<1μm),两相分布比较均匀,有较好的力学性能和电导性能,抗弯强度为650±21MPa.,硬度为19.1±0.2GPa,断裂韧性为4.5±0.2MPa·m^1/2,电导率为2.3828×105Ω^-1·m^-1.     

纳米α-Al2O3/W复合粉体的制备

论述了非均相沉淀法制备纳米α—Al2O3/W复合粉体的实验过程,以及纳米钨粉对α—Al2O3相转变温度的影响.结果表明:纳米钨粉的存在降低了α—Al2O3的相转变温度.本实验所制凝胶在1000℃真空中煅烧1h可获得平均粒径<50nm的α—Al2O3/W粉体.     

高能球磨Al-Y2O3粉体固相反应制备YAG陶瓷的研究

用高纯Al粉体和Y₂O₃粉体(Al-Y₂O₃粉体)为原料采用固相反应法制备了YAG陶瓷. Al-Y₂O₃粉体高能经过球磨, 煅烧生成YAG粉体, 再真空烧结制备高致密YAG陶瓷. 采用DTA-TG对球磨Al-Y₂O₃粉体进行分析, 采用XRD、SEM对球磨的Al-Y₂O₃粉体、YAG粉体及YAG陶瓷进行了表征. 实验表明: Al-Y₂O₃粉体在～569℃时, Al粉强烈氧化, 并与Y₂O₃粉反应, 600℃煅烧出现YAM相, 随煅烧温度升高出现YAP相, 1200℃煅烧生成YAG粉体. 成型YAG素坯在1750℃保温2h真空烧结出YAG相陶瓷, YAG陶瓷相对密度可达98.6%, 晶粒生长均匀, 晶粒尺寸为810μm.     

Al2O3微粉的表面改性及表征

以α-Al₂O₃微粉为基体,Y(NO₃)₃水溶液为包裹相,采用液相包裹法进行加钇颗粒表面改性.获得了表面均匀包裹Y₂O₃的α-Al₂O₃粉体.将此粉体与Al合金复合制备复合材料.复合材料组织更加均匀.对材料进行力学性能测试,结果表明:改性粉体对Al合金增强效果明显增加,抗拉强度提高27.2％;屈服强度提高33.1％,延伸率提高10.3％.     

ZrO2对NiO/CeO2/γ-Al2O3复合催化剂结构的影响

以Ni(NO₃)_2·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、ZrOCl_2·8H₂O和Ce(NO₃)_3·6H₂O为原料,采用共沉淀法分别制备了NiO/CeO₂/γ-Al₂O₃和NiO/CeO₂-ZrO₂/Al₂O₃催化剂.通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和近边X射线吸收精细结构（XANES）等方法对催化剂的组成结构进行表征.结果表明,煅烧温度高于600℃时,NiO/CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂中的NiO与γ-Al₂O₃载体发生作用,形成NiAl₂O₄尖晶石;而NiO/CeO₂-ZrO₂/Al₂O₃催化剂中,NiO能够稳定存在,没有NiAl₂O₄尖晶石生成,且Al₂O₃与CeO₂和ZrO₂作用形成一种新的Zr_0.30Ce_0.45Al_0.25O_1.87固溶体.     

硅衬底Al2O3∶Tb3+薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶凝胶法在硅衬底上制备了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜; 并采用DTA-TG、XRD、SEM、AFM及光致发光光谱对其进行了一系列表征; 分析了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜的发光机理, 探讨了热处理温度和Tb³⁺掺杂浓度对发光性能的影响规律. 研究结果表明, 采用溶胶凝胶法制备工艺, 制备了高发光强度的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜, 薄膜的最佳激发波长为240nm, Tb³⁺的最佳掺杂浓度为5mol%(Tb₂O₃/Al₂O₃=5mol%), 在240nm光激发下, 最强的发射峰出现在544nm附近; 并且制备的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜表面致密、平整且无裂纹产生, 表面粗糙度约为1.3nm, 有利于硅基光电子器件的制备和应用.     

醇-水溶液加热法制备纳米氧化锆粉体

本研究采用了一种新颖的粉体制备方法-醇-水溶液加热法来制备纳米ZrO₂（Y₂O₃）粉体．实验结果表明：通过选择适当的条件,该方法可制得粒径小、团聚少的纳米ZrO₂（Y₂O₃）粉体．与通常的共沉淀法相比。该方法制得的粉体因形成一种“包裹”结构,使得单斜相含量随煅烧温度的升高而减少,从而更有利于烧结．     

Eu2+在多铝酸钠体系中的发光

应用高温固相法合成了Na的多铝酸盐,并研究了Eu^2＋在体系中的发光性能．结果表明,Na_1＋xMgAl_11－xO₁₇体系在整个组成范围内保持Na的β－Al₂O₃结构不变,而对于Na_1．67－2xBa_xAl1_0．33O₁₇体系,在x＝0．30附近体系结构发生转变,x＜0．30,体系形成Na的外β－Al2O3结构的固溶体,x＞0．30,体系形成Ba的β－Al₂O₃结构的有序体;与体系组成和结构的变化相对应,Eu^2＋的发射能量和发光强度产生相应的变化,在Na的β－Al₂O₃中Eu^2＋存在高、低能两种发射中心;通过系列化研究,获得了新的组成的、具有β－Al₂O₃结构的荧光体Na_0．67Ba_0．50Mg_0．67Al_10．33O₁₇：Eu^2＋,在较低的掺杂浓度（0．05mol）下可以产生较强的发光．     

层片状LaPO4陶瓷的力学性能与显微结构

利用无压、热压、放电等离子三种烧结方法制备了高密度、层片状的LaPO₄陶瓷.测定、表征了三种烧结路线合成LaPO₄陶瓷的致密化程度、织构行为及基本力学性能.同时,基于Al₂O₃和LaPO₄相之间可形成弱结合界面,无压烧结制备了可用硬质合金钢钻头钻孔的40wt％Al₂O₃/LaPO₄可加工复合材料.     

晶种对氢氧化铝转相和热压烧结氧化铝晶形变化的影响

以氢氧化铝为初始原料,通过球磨过程中高纯氧化铝磨介的磨屑作为晶种引入氢氧化铝中.引入的α-Al₂O₃品种使氢氧化铝于1100℃×2h的条件下转变为α相氧化铝.而且随着α-Al₂O₃品种引入量的增加,煅烧后氧化铝颗粒的平均粒径减小,颗粒尺寸分布均匀.煅烧得到的氧化铝超细粉经热压烧结后,Al₂O₃晶粒形貌随品种的引入量的不同而发生变化.未引入α-Al₂O₃品种的条件下,晶粒形状主要为等轴状;晶种引入后,晶粒发育成六角片状;而且随着晶种引入量进一步增加时,六角片状晶粒尺寸减小,当晶种数量增加到20wt％以上时,晶粒发育生长为长柱状.     

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约20nm的20mol％Al₂O₃－ZrO₂复合粒体,不含有Y₂O₃作为四方氧化铝的稳定剂．粉体的煅烧温度为750℃,XRD结果表明,粉体中含100％立方氧化锆相,未发现有Al₂O₃结晶相存在．该粉体用高温等静压方法,在1000℃和200MPa的条件下烧结1h,得到了平均晶粒尺寸为50nm（TEM表征）的致密陶瓷,样品密度为理论密度的98％左右．对样品抛光表面的XRD定量分析结果表明,其抛光表面的相组成为：55％t－ZrO₂－39％m-ZrO₂－6％α-Al₂O₃。     

钛掺杂的α-Fe2O3-K2O纳米湿敏陶瓷结构与性能研究

采用硬脂酸凝胶法新工艺在α－Fe₂O₃－K₂O复合体系中掺入TiO₂.XRD、BET比表面吸附、Archimede排水法等手段对掺钛α－Fe₂O₃－K₂O纳米陶瓷分析表征结果表明,适量掺杂TiO₂,材料仍保持α－Fe₂O₃的刚玉结构,且具有很高的热稳定性,但抑制了主晶相晶粒成长,增大了材料比表面积及孔隙率．电性能及湿敏特性测试结果表明,适量掺杂TiO₂,降低了材料固有电阻,显著减小了材料湿滞;认为钛掺杂使材料晶粒细化;从而使K+更加分散地沉积在α－Fe₂O₃晶粒表面非晶壳层中,是改善材料湿滞的主要原因．     

温梯法蓝宝石(Al2O3)晶体的脱碳去色退火研究

温度梯度法(TGT)生长的Al₂O₃晶体因石墨发热体在高温时的挥发和原料中过渡性金属离子的存在,晶体在不同部位呈现不同颜色,一般上部为浅红色,尾部为浅黄绿色.将TGT法生长的Al₂O₃晶体(φ110×80mm³)依次经过高温氧化气氛、高温还原气氛脱碳、去色退火实验,即“两步法”退火实验,晶体变成无色、透明.经测试,Al₂O₃晶体的完整性、光学透过率和光学均匀性均有显著提高.