MgO和烧结温度对Al_2O_3陶瓷致密化过程的影响

以高纯α-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备氧化铝陶瓷。研究了MgO添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷致密化过程及显微结构的影响,并分析了烧结过程中气孔的扩散与演变。结果表明:添加适量MgO可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度,抑制晶粒长大,提高致密度,0.25%(质量分数)是MgO的最佳添加量;随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,气孔率降低,1 550℃为最佳烧结温度;在此条件下获得的微米晶氧化铝陶瓷,其相对密度达到99.96%,平均晶粒尺寸约为3μm,且晶粒大小均匀,几乎无异常长大现象。     

烧结助剂对高纯氧化铝陶瓷致密化过程的作用

分别以TiO2和MgO-La2O3复合物为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备高纯氧化铝陶瓷。探讨了两类烧结助剂对氧化铝陶瓷显微结构的影响,并分析了其气孔排出过程。结果表明,添加TiO2可以降低高纯氧化铝陶瓷的烧结温度,易发生晶粒二次长大、形成晶内孔。添加MgO-La2O3复合烧结助剂降低烧结温度同时产生第二相物质,阻碍晶界迁移,减小晶粒尺寸,提高坯体致密度。     

保温时间对碳化硼水选废料制备材料性能的影响

以碳化硼水选废料为原料,通过添加烧结助剂Al粉并在活性炭覆盖下无压低温烧结制备碳化硼耐火材料。通过X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及力学性能评估测试分别研究了不同保温时间(30 min、60 min、90 min、120 min和150 min)对烧结制品物相组成、显微组织和抗压强度的影响。结果表明:1 400℃下保温90 min得到碳化硼耐火材料的性能较好,显气孔率、体积密度和抗压强度分别为19.08%、1.84 g/cm~3和249.88 MPa。通过分析,适当延长保温时间不仅可以提高坯体的致密度,还促进了活性炭的渗入。     

稀土氧化物对碳化硼陶瓷性能的影响

以稀土氧化物为主要烧结助剂,以碳化硼粉末为基体,采用真空热压烧结技术制备出碳化硼陶瓷.研究了成分配比、烧结工艺对材料致密度及力学性能的影响;分析了稀土氧化物对烧结温度及材料性能的影响,并确定最佳烧结温度;探讨不同添加剂对碳化硼陶瓷显微结构影响及烧结机理.结果表明,以稀土氧化物为主要烧结助剂,其烧结温度降低约80℃;碳化硼陶瓷的最佳材料配方与烧结工艺为:m(B4C):m(La2O3):m(Al2O3):m(C)＝70:6:12:12,烧结温度1 850℃,压力20MPa,保温时间1h;所得碳化硼陶瓷性能:相对密度92.5%,抗弯强度156.76MPa,硬度97HRA;分别以氧化铝和活性碳、氧化钇、氧化镧、氧化钇和氧化镧为烧结助剂时,碳化硼陶瓷烧结过程中形成的新相分别为Al8B4C7、Y3Al5O12、LaAlO3、(Y3Al5O12 LaAlO3).其中含稀土相,尤其是新相LaAlO3与碳化硼颗粒表面有良好的结合,因此提高了致密度,降低了烧结温度.     

氮气保护下铝基烧结含油轴承烧结工艺优化研究

通过粉末冶金技术制备质量分数为7.5%的含铜铝基烧结含油轴承试样,研究了在氮气保护下不同烧结温度以及烧结时间对试样的微观结构和综合性能的影响,优化得到最佳烧结工艺。研究结果表明,当烧结温度超过537℃时,烧结试样发生局部熔化,液相开始生成;随着烧结温度升高和烧结时间的延长,烧结试样的尺寸收缩率以及压溃强度不断提高而含油率不断减小。当烧结温度为560℃、烧结时间为120 min时,烧结试样拥有良好的综合性能,压溃强度和含油率分别为151.3 MPa和16.7%,呈最佳烧结状态。     

掺杂氧化铝对纳米钨粉烧结过程的影响

以碳热预还原和氢气深还原两步制备的纳米钨粉作为烧结原料,即先通过碳黑还原脱除三氧化钨中的大部分氧,再以氢还原脱除残留的氧。该方法制备的钨粉颗粒呈球形形貌,平均晶粒度可达90 nm。同时,向钨粉中掺杂质量分数为1%和2%的氧化铝,探究了氧化铝对钨粉烧结行为的影响。通过烧结样品的断口形貌和晶粒的平均尺寸分析发现,氧化铝对烧结后期的晶粒长大有明显的抑制作用,相同的烧结温度下晶粒的尺寸随着氧化铝含量的上升而减小。在1600 ℃时,纯钨粉烧结坯的晶粒平均尺寸为2.75 μm,但添加质量分数为1%和2%氧化铝的烧结样品晶粒平均尺寸约为1.5 μm,这是由于氧化铝能有效地抑制烧结后期的钨粉晶粒长大。纯钨粉和掺杂氧化铝钨粉的烧结坯的硬度随温度升高具有不同的趋势。掺杂钨粉烧结坯的硬度随着温度的升高而升高,且其最大值高于800 HV。但是,纯钨粉烧结坯的硬度随烧结温度增加而先增加后降低,在1400 ℃时取得最大值（473.6 HV）,这是由纯钨粉烧结坯的晶粒在高温下急剧长大所导致。在烧结温度为1600 ℃时,纯钨粉、掺杂质量分数1%和2%的氧化铝掺杂的钨粉的烧结坯的相对密度依次为98.52%、95.43%和93.5%。      

AlN陶瓷的空心阴极等离子烧结工艺研究

将空心阴极效应运用于AIN陶瓷的烧结,选用自蔓延高温合成的AIN粉体为原料,用Y2O3-Li2O-CaO(YLC)作为烧结助剂,进行了烧结试验,并探讨了工艺参数的影响。结果表明,空心阴极烧结工艺可制备出致密度高,导热性能好的AIN陶瓷。添加质量分数为5.5%的YLC烧结助剂,在1 700℃、保温3h的烧结条件下,获得相对密度为98.9%、热导率为93.8W/(m.K)的AIN烧结体。烧结体断口的SEM照片显示,烧结试样的晶粒生长发育完善,晶粒轮廓清晰,呈尖锐的多面体形状,晶粒大小均匀,孔隙和晶界相少,断裂模式主要为穿晶解理断裂。TEM观测表明,晶界相少,且大部分都缩至三角晶界,AIN晶粒与晶粒接触紧密。     

饰用WC-Ni-Cr_3C_2-P系合金烧结行为的试验研究

以WC-Ni-Cr_3C_2-P系合金粉末为研究对象,通过密度测试、SEM断口形貌分析、力学性能测试、能谱分析、金相分析等手段研究了生坯密度、烧结温度、添加有机成形剂等工艺参数对WC-Ni-Cr_3C_2-P系合金粉末压坯的烧结密度、力学性能、微观组织的影响规律。研究结果表明,在烧结温度和烧结时间相同的前提下,较高的生坯密度有利于获得较高的烧结密度;对于WC粗细颗粒搭配的粉末,在1370℃、1400℃和1430℃下烧结,晶粒度随烧结温度提高而稍有长大,但未出现晶粒异常长大现象,整体晶粒度约为70~100μm;该粉末不添加石蜡时,1400℃已经可以保证充分烧结,硬度和抗弯强度分别达到了80.4(HRA)和1631MPa;添加石蜡时,1430℃方能保证烧结比较充分,硬度和抗弯强度分别达到了73.6(HRA)和1327MPa;相同设备条件下,添加石蜡作为有机成形剂更易因工艺控制不当而导致组织性能恶化。     

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

添加Nd_2O_3对白云石烧结性能的影响

添加不同比例Nd_2O_3到天然白云石中,采用二步煅烧法制备镁钙材料,研究了Nd_2O_3对白云石烧结性能的影响。结果表明,1 600℃烧结3 h条件下,没有添加Nd_2O_3的试样的体积密度为3.25 g/cm~3,显气孔率为3.8%,MgO晶粒尺寸为3.82μm;添加0.75%(质量分数)Nd_2O_3时,由于Nd_2O_3和MgO、CaO发生固溶反应,降低了其晶粒生长活化能,试样的体积密度提高为3.33 g/cm~3,显气孔率下降为2.8%,MgO晶粒尺寸增大至4.53μm。     

制备工艺对碳化硼陶瓷性能的影响

以活性炭和碳化硅为烧结助剂,采用真空热压工艺,制备了碳化硼陶瓷材料.研究了真空热压工艺、烧结助剂对碳化硼陶瓷性能及断口的影响,结果表明,以活性炭和碳化硅为烧结助剂的碳化硼陶瓷随热压压力增加,开口孔隙度减小,相对密度和抗弯强度增加.添加活性炭的碳化硼陶瓷在热压压力为35MPa下,开口孔隙度有最小值(1.7%),相对密度(91.7%)和抗弯强度(277.6MPa)达最大值;以碳化硅为烧结助剂的碳化硼陶瓷在热压压力为30MPa下,开口孔隙度有最小值(0.66%),相对密度(91.9%)和抗弯强度(173.6MPa)达最大值.添加活性炭的碳化硼陶瓷随保温时间由30min增加到90min,开口孔隙度逐渐减小而相对密度逐渐增加(90min时分别达到0.19%、99.6%),抗弯强度先增加后减小,在保温时间为60min时抗弯强度达到最大值(351.7MPa).在相同的真空热压工艺下,添加活性炭的碳化硼陶瓷与添加碳化硅的碳化硼陶瓷相比,其开口孔隙度低,抗弯强度高.初步探讨了真空热压工艺以及添加剂促进碳化硼陶瓷烧结的机理.     

Sintering of boron carbide containing small amounts of free carbon

Conclusions A study was made of the sintering kinetics of grade ch. boron carbide, technical boron carbide cleaned of impurities, and boron carbide synthesized from the elements. An investigation was carried out also into the reactive sintering of a mixture of boron and carbon black. Reactive sintering fails to yield dense parts in boron carbide. The best sinterability is exhibited by a fine technical boron carbide powder cleaned of free carbon and other contaminants. Parts with a porosity of less than 5% can be produced from such a powder by pressing and subsequent sintering. However, it is not the presence of free carbon that controls the sintering behavior of boron carbide, since pure and synthesized boron carbide powders containing no free carbon are characterized by poor sinterability. The high activity of the technical powder is probably linked with the presence of structural defects and stresses generated in the course of its manufacture, during milling and quenching. The annealing spectrum of these defects covers a wide temperature range, and consequently the energy of activation for the densification of boron carbide steadily grows with increase in shrinkage.Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 7 (151), pp. 27–31, July, 1975.     

Structure formation during activated sintering of high-speed steel

Features of structure formation during activated sintering of high-speed steel using a boron-containing additive as an activator are studied. It is shown that presence of an activating additive, its composition and content in the charge, determine features of structure formation compared with sintering without an additive. In the temperature range for solid-phase sintering the content of additive in the charge and the ratio of its components have little effect on the average carbide component size. As temperature increases and there is an increase in boron content in the charge sintering is accompanied by both some increase in austenite grain size and development of a significant difference in carbide grain size. The effect of nickel on size reduction of sintered steel structural components is established.     

多孔碳化硼的力学性能及其微观组织

采用无压烧结法制备得到了多孔的碳化硼,用扫描电镜研究了该材料的微观组织;并测定了不同孔隙率碳化硼的抗弯强度和密度,分析了多孔碳化硼的孔隙率与抗弯强度和密度的关系。研究结果表明:采用无压真空烧结法所制备的多孔碳化硼材料的微观组织烧结良好,烧结颈明显,孔隙大小比较均匀;当空隙率为30%时,所制备的多孔碳化硼密度为1.714 g/cm3,抗弯强度为100.85 MPa。     

助剂用量对反应烧结碳化硅结构及力学性能的影响

以碳化硅、碳黑和石墨为原料, 聚乙烯吡咯烷酮K90、K30为分散剂, 聚甲基丙烯酸铵CE-64为减水剂, 采用注浆成型工艺制备碳化硅素坯, 并在1700℃下对素坯进行反应烧结制备碳化硅成品, 研究了分散剂、减水剂用量对浆料黏度、素坯密度、素坯孔隙率和成品微观组织及力学性能的影响。结果表明: 随着助剂用量的增加, 浆料黏度总体上呈现下降趋势, 素坯密度呈先降后升趋势, 素坯孔隙率呈先升后降趋势。当K90、K30、CE-64的质量分数分别为3.8%、2.0‰、4.3‰时, 所得素坯的孔隙分布均匀, 素坯中碳化硅分布较为疏松, 渗硅通道较多, 有利于碳和硅粉的充分反应, 获得的烧结制品性能优良。     

硅渣常压脱硅效果研究

在烧结法脱硅工序中,采用硅渣做晶种进行常压脱硅,研究在不同的Al2O3浓度、种子添加量和原液αk条件下的脱硅效果,并与拜耳赤泥的脱硅效果进行比较。结果表明,控制原液Al2O3浓度110～125g/L,αk=1.40～1.50,脱硅温度100℃,脱硅时间4h,种子添加量50g/L时,硅量指数可达到300以上。     

WC-TiC-TaC无金属粘结相硬质合金的热压致密化与晶粒生长行为

采用Cr、V掺杂超细WC与TaTiC2型单一相成分WC-36.5TiC-24.5TaC复式碳化物粉末为原料,通过1 700℃、20 MPa热压工艺,制备WC-3.65TiC-2.45TaC-0.47Cr3C2-0.28VC无金属粘结相硬质合金。采用X射线衍射分析技术研究烧结过程中的物相转变,采用扫描电镜与能谱仪对合金微观组织结构特征进行观察与分析。结果表明,在高温、高压固相烧结过程中,发生了W原子向复式碳化物中的大量固溶、TaTiC2型固溶体向TiWC2型固溶体的物相转变以及固溶体中Ta、Ti原子向WC中的反向固溶。合金固相烧结致密化主要机制为W原子与Ta、Ti原子之间的非平衡体扩散机制以及高温、高压下物质的粘性/塑性流动机制。W原子在固溶体型复式碳化物粘结相中的各向异性溶解-析出会显著削弱晶粒生长抑制剂的功能,导致板状WC晶粒的形成。     

CuO-TiO_2对多孔氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al2O3为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂和粘结剂,丙三醇为润滑剂和增塑剂,CuO-TiO_2为烧结助剂,采用挤压成形和固态粒子烧结法制备管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、抗折强度测试等,研究CuO-TiO_2对氧化铝陶瓷支撑体的晶相组成与微观形貌、孔隙率、抗折强度、耐酸/碱腐蚀等性能的影响。结果表明:TiO_2与Al2O3固相反应生成Al2TiO5,并生成大量正离子空位而提高扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化,同时CuO的液相润湿作用使TiO_2的固溶温度降低,生成液相低共熔物CuAl2O4,进而实现低温烧结。当TiO_2与CuO的添加量(质量分数)分别为3%和1.5%、烧结温度为1200℃时,获得孔隙率为33%、抗折强度104.4MPa、酸/碱腐蚀后的质量损失率为0.02%/0.09%的性能优异的管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。     

GdB6对热压烧结B4C材料性能的影响

对热压烧结法制备的B4C-GdB6材料进行了性能测试.结果表明在GdB6添加量为2%～8%的范围内,随其添加量的增加,B4C-GdB6材料的硬度增加,比单一B4C材料增加了78%;抗弯强度降低;断裂韧性先减小后增大,但变化不大.B4C-GdB6材料的断口扫描电镜分析发现,GdB6的加入改变了单一B4C材料的烧结状态,随添加量的增加,B4C晶粒显著增大,晶粒间排列致密,使孔隙逐渐消失.