热压烧结制备NASICON陶瓷的性能

采用溶胶凝胶法制得的NASICON先驱体粉末，通过热压烧结的方法制备了一系列的NASICON（x=2）陶瓷，并对所得NASICON陶瓷的相组成、显微结构和电性能等进行了分析和讨论。结果表明，随着烧结温度的不同，相同成分试样的相组成和微观结构都有很大不同，低温烧结的试样晶粒较小，结构疏松，试样的致密度低，随着温度的升高，试样的结构渐趋紧密，致密度相应提高，同时试样中晶粒的尺寸也有所增大。试样结晶度和致密度的区别导致了试样电导率的不同，结果发现随着烧结温度的升高，试样的电导率明显增大。而对试样介电常数的研究则表明，复介电常数的实部ε＇（ω）和虚部ε＂（ω）随交流频率ω的变化显示出一种非德拜弛豫型关系特征。     

NaCl/Na_2CO_3对BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)/ZnO质子导体陶瓷的烧结性能和电导率的影响

拟通过添加烧结助剂(ZnO)和钠盐(NaCl/Na_2CO_3)来改善BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)质子导体陶瓷的烧结性能和电导率。采用机械球磨混合结合高温常压烧结工艺制备BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)-ZnO-NaCl/Na_2CO_3质子导体陶瓷,利用XRD、SEM、EDS和EIS等手段对烧结陶瓷的物相、微观形貌、化学组成和电学性能进行测试表征。结果表明:当烧结工艺为1450℃烧结保温6 h且ZnO添加量达到2%(摩尔分数)时,BZY-2%ZnO陶瓷的致密度和线收缩率分别为95.25%和16.76%,其晶粒尺寸大小约0.8～1μm。当烧结工艺为1400℃烧结保温4 h且Na Cl和Na_2CO_3添加量分别为5%时,BZY-2%ZnO-5%NaCl和BZY-2%ZnO-5%Na_2CO_3陶瓷的致密度分别为96.71%和97.47%,线收缩率分别为17.89%和19.78%。在湿润空气中,当测试温度为700℃时,BZY-2%ZnO-10%Na_2CO_3和BZY-2%ZnO-10%NaCl陶瓷的电导率分别为3.124×10~(-3)S/cm和2.505×10~(-3)S/cm,而未添加Na Cl和Na_2CO_3的BZY-2%ZnO陶瓷的电导率仅为1.292×10~(-3) S/cm。添加NaCl和Na_2CO_3可以提高BZY-2%ZnO陶瓷的烧结性能和电导率。     

常压烧结法制备ZnO陶瓷靶材

采用凝胶注模成型技术制备ZnO陶瓷坯体,并在较低温度下常压烧结后获得相对密度达98.6%、晶粒尺寸为1.35μm的陶瓷靶材,研究工艺参数对ZnO陶瓷靶材的相对密度、晶粒生长和电阻率的影响。结果表明:ZnO陶瓷靶材的相对密度随烧结温度升高而增大,在1050℃时达到最大值。适当增大升温速率或延长保温时间都有利于提高其相对密度。晶粒尺寸随升温速率的升高而减小,随保温时间的延长而增大。提高烧结温度和增加保温时间都可降低ZnO陶瓷靶材的电阻率。ZnO陶瓷靶材经1400℃烧结3 h后,获得的电阻率最小(为1.75×10-2?·cm)。     

无压烧结制备Al_2O_3-TiC复合陶瓷

本文采用无压烧结方法制备Al_2O_3－TiC复合陶瓷，较详细地研究了助烧剂含量、采用的埋粉种类及烧结温度对烧结体致密度的影响，结果表明，当采用助烧剂CaO含量为Al_2O_3量的0．5wt％采用Al_2O_3＋TiC作埋粉时具有较好的促进体系烧结的作用，在1860℃的烧结温度下，烧结体相对密度为98％。     

CaO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的导电性能

研究添加剂CaO含量和烧结温度对CaO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的物相组成和电导率的影响。结果表明:CaO含量在0~4%范围内,烧结试样的X射线衍射谱仅有NiO和NiFe2O4的衍射峰;10NiO-NiFe2O4复合陶瓷在空气中升温过程存在明显的吸氧和失氧行为;CaO含量对1 473 K烧结的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的电导率影响显著;当CaO含量为0~1%时,随测试温度的升高,材料电导率逐渐增大,随后在773~923 K出现1~2个数量级的突降,然后重新缓慢增大;当CaO含量为2%和4%(质量分数,下同)时,材料电导率在298~1 233 K范围内随着测试温度的升高而增大;2?O掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷在不同测试温度下均具备最高电导率,1 233 K下达到16.29 S/cm,远高于未掺杂试样的1.03 S/cm;烧结温度由1 473 K提高到1 573 K时,未掺杂试样在1 233 K时电导率提高近15倍,2?O掺杂试样1 233 K时电导率略有提高。     

烧结助剂Y2O3和Pr6O11对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响

采用高分子网络法制备混合纳米粉体,研究稀土氧化物Y2O3和Pr6O11加入量对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响。采用阿基米德方法测定样品的体积密度,利用激光脉冲法测量试样的热扩散率并计算得出热导率。结果表明:两种添加剂都可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度,提高Al2O3陶瓷的热导率,其中Y2O3的促进作用较强;当保温时间相同、烧结温度为1 500~1 650℃时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率都随烧结温度的升高而增大;当烧结温度相同、保温时间为30~120 min时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率也随保温时间的延长而增大。     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

硼掺杂锌锡氧化物靶材的制备、组织及性能研究

采用纳米B_2O_3、ZnO和SnO_2粉末原料和氧压烧结法,在1200~1250℃烧结制备出不同硼掺杂量的锌锡氧化物(ZTO)陶瓷靶材(BZTO)。借助SEM、XRD,研究了掺杂量、烧结温度等对BZTO靶材微观组织及性能的影响。结果表明,B_2O_3在BZTO中的存在状态与加热/烧结温度紧密相关。600℃加热后,B_2O_3主要固溶于SnO_2和ZnO晶格中;1000℃和1250℃烧结后,B_2O_3与ZnO反应生成Zn_5B_4O_(11)中间相,也会部分固溶于基体相中。在1250℃烧结时,3.0wt%B_2O_3掺杂的BZTO靶材晶粒细小,组织致密,相对密度也最高。     

TiO_2表面包覆对氧化镁陶瓷烧结性能及抗热震性能的影响

以纳米氧化镁为主要原料,利用硫酸钛、氨水,采用共沉淀方法,在纳米氧化镁表面实现Ti O_2前驱体的表面包覆。分别在1450和1550℃制备高性能氧化镁陶瓷。通过XRD、SEM、致密性和抗热震性检测来探究氧化镁陶瓷的物相组成、显微结构及抗热震行为。研究Ti O_2添加剂对氧化镁陶瓷烧结性及抗热震性的影响。结果表明:Ti O_2与氧化镁生成正钛酸镁(Mg_2Ti O_4)与偏钛酸镁(Mg Ti O_3),生长在方镁石晶界处,阻碍晶粒长大;烧结后试样线变化率与相对密度均呈先增大后减小的趋势,当Ti O_2的加入量为4%烧结温度为1550℃时试样的相对密度达到最大,为98.64%。说明一定量的Ti O_2的掺杂对氧化镁陶瓷的烧结具有促进作用。显微结构中钛酸镁的生成削弱了因热震造成的裂纹尖端应力,裂纹伸展得到控制,使氧化镁陶瓷的抗热震稳定性提高。     

烧结温度对ZrB2-SiC超高温陶瓷致密化的影响

利用放电等离子烧结技术（SPS）在不同的烧结温度下对ZrB2-SiC超高温陶瓷进行烧结，研究了烧结温度对烧结体致密化的影响。结果表明，在烧结温度分别为1650℃、1750℃、1850℃和1950℃，升温速度为200℃／min，保温时间为1min，压力为50MPa时，随着烧结温度的提高，烧结体的致密度呈上升趋势。当烧结温度高于1850℃时，烧结体的致密化过程明显加剧；通过对不同烧结温度下制得的试样的XRD谱图分析发现，当温度高于1850℃时ZrB2-SiC陶瓷中的SiC相会发生3C相到4H相的转变，这可能就是当烧结温度高于1850℃时烧结体致密度会急剧上升的原因。     

添加AlN纳米Al_2O_3增韧SiAlON陶瓷及其性能的研究

非均相沉淀法制备的含有AlN、Al_2O_3的SiAlON陶瓷进行常压烧结,采用X线衍射仪(XRD)、电镜扫描(SEM)等方法研究了温度对该陶瓷相组成、显微结构和力学性能等方面的影响。结果表明:随着烧结温度升高,陶瓷晶粒形状由片状晶转变为高长径比的六方柱状SiAlON晶粒。该材料在原料配比的Z值为0.9时,且经1 750℃烧结得到的陶瓷性能相对较优。材料力学性能密度为3.290 g/cm~3、抗弯强度为910 MPa、维氏硬度值为1 580、断裂韧性达到了8.10 MPa·m~(1/2)。当烧结温度大于1 750℃时,生成了极大颗粒,材料微观结构恶化,密度、性能迅速下降。     

粉体及制备工艺对IGZO靶材致密度及形貌的影响

分别用化学共沉淀粉和单元氧化物混合粉为原料烧结制备In_2Ga_2ZnO_7(IGZO)靶材,对比研究了煅烧温度、烧结温度、烧结气氛、保温对靶材烧结致密度和微观结构的影响。结果表明,混合粉比共沉淀粉更容易促进烧结致密化,但通过选择合适的煅烧温度和烧结工艺,两种原料粉均可获得密度高于99.5%的IGZO靶材。靶材烧成前1100℃保温效果最好,最佳烧成温度区间为1400~1450℃。共沉淀粉优选煅烧温区为900~1050℃,烧结时对氧气气氛更敏感;混合粉优选煅烧温区为750~900℃,且在氧气气氛下烧结优于空气。此外,共沉淀粉烧结体晶粒均匀分布、晶界清晰,而混合粉的烧结体表面晶界模糊,呈"网格状"和"层状"形貌。     

粉体及制备工艺对IGZO靶材致密度及形貌的影响北大核心CSCD

分别用化学共沉淀粉和单元氧化物混合粉为原料烧结制备In_2Ga_2ZnO_7(IGZO)靶材,对比研究了煅烧温度、烧结温度、烧结气氛、保温对靶材烧结致密度和微观结构的影响。结果表明,混合粉比共沉淀粉更容易促进烧结致密化,但通过选择合适的煅烧温度和烧结工艺,两种原料粉均可获得密度高于99.5%的IGZO靶材。靶材烧成前1100℃保温效果最好,最佳烧成温度区间为1400~1450℃。共沉淀粉优选煅烧温区为900~1050℃,烧结时对氧气气氛更敏感;混合粉优选煅烧温区为750~900℃,且在氧气气氛下烧结优于空气。此外,共沉淀粉烧结体晶粒均匀分布、晶界清晰,而混合粉的烧结体表面晶界模糊,呈"网格状"和"层状"形貌。     

新型混合导电陶瓷Sm_(1-x)Sr_xAl_(1-y)Fe_yO_(3-δ)的制备及电性能

采用有机凝胶法结合固相烧结技术制备Sm1-xSrxAl1-yFeyO3-δ(SSAF,x=0.10~0.20,y=0.10~0.70)系列新型混合导电陶瓷。利用TG—DTA、XRD、FTIR、Archimedes法和直流四线法分别对凝胶前驱体的热分解及相转化过程、烧结体的相结构、相对密度和电导率进行表征,研究烧结温度及Sr和Fe掺杂量对样品的结构、电性能及输运机制的影响。结果表明:凝胶前驱体在900℃焙烧5h可以形成结晶良好的四方钙钛矿相纳米粉体;随着烧结温度的升高,Sm0.9Sr0.1Al0.5Fe0.5O3-δ(SSAF9155)陶瓷的电导率和相对密度都先增大后减小,1450℃烧结5h制得的SSAF9155陶瓷具有最高的电导率和相对密度;SSAF陶瓷的电导率主要取决于p型电导,且随Sr和Fe掺杂量的增加而增大,在中低温段电导率随着温度的升高而增大,遵从Arrhenius关系,导电行为符合p型小极化子跳跃导电机制;样品的表观活化能随着Fe掺杂量的增加而减小,随着Sr掺杂量的增加而增大。     

8 mol%Yb2O3掺杂的ZrO2基固体电解质的电性能研究

研究了通过压坯烧结制备的8YbSZ（8mol%Yb2O3掺杂的ZrO2）致密固体电解质的电导率。初始粉体的较高活性、各组分分布的均匀性以及Al2O3的加入,使得陶瓷的烧结在1400℃时几乎达到完全致密。随着烧结温度的进一步升高,离子电导率的变化不大,并且当烧结温度在1450℃和1550℃之间时达到最佳。8YbSZ烧结体具有较高的离子电导率,可以用作中温燃料电池的固体电解质材料。文中还对8YbSZ的老化进行了讨论。     

烧结次数对30Mo-ZrO_2金属陶瓷结构及导电性能的影响

采用粉末冶金方法以钼粉和氧化锆粉为原料制备30Mo-ZrO_2金属陶瓷,研究烧结次数对金属陶瓷微观结构和高温电导率的影响。结果表明,烧结次数为3次的试样密度最大(6.41 g/cm~3),高温电导率最高(1 600℃时电导率为12.50×10~(-3)S/cm);增加烧结次数能改变粉体颗粒形态,提高金属陶瓷致密度,降低孔隙率,提高导电相的相对体积分数,增加材料电导率;金属陶瓷电导率随着温度升高而增大,变化幅度随着温度的升高而增加。     

Na2WO4-ZnO-WO3熔盐体系的电导率

用平行四电极法研究了Na2WO4-ZnO-WO3熔盐体系在x(Na2WO4)为0.40～1.00,x(ZnO)为0～0.4,x(WO3)为0～0.50组成范围内的电导率.结果表明:体系的电导率与温度的倒数呈指数关系;体系各组元对电导率的影响规律受x(ZnO)与x(WO3)比值的控制,当该比值小于1时,用ZnO逐步替代Na2WO4将导致体系的电导率增大,用Na2WO4逐步替代WO3也将导致体系的电导率增大,用WO3逐步替代ZnO将导致体系的电导率减小;当该比值大于1时,其规律正好相反;在Na2WO4含量一定的条件下,x(ZnO)与x(WO3)的比值为1时体系的电导率最大.     

氧化钨直接碳化SPS原位合成WC的反应过程

研究了用放电等离子烧结技术将WO3和炭黑的混合粉快速原位合成为致密的超细WC块体过程中试样的物相、密度和显微组织的变化，分析了合成过程。结果表明：随着合成温度的升高，碳能快速地将WO3还原成WO2.72，WO2及W，接着发生碳化反应，生成W2C，WC，合成的各阶段相互重叠；当合成温度低于1118℃时，试样的物相发生变化，密度变化不显著，温度继续升高试样发生烧结，且剩余的微量杂相W2C消失，得到致密的WC块体；在合成过程中，试样的显微组织因物相不同而有很大不同，WO3，WO2，W，W2C和WC均呈颗粒状，WO2．72呈棒状，随着温度升高，颗粒由0．2μm长大到0．5μm；WO3还原的前期放出CO2气体，后期放出CO气体，还原反应不经过WO2.9这一中间氧化物阶段。     

复合掺杂对YSZ电解质材料烧结性与电性能的影响

采用高温固溶法制备Sc2O3（Dy2O3）和Yb2O3复合掺杂YSZ电解质材料，研究了复合掺杂对YSZ烧结性和电性能的影响。结果表明：随着Sc2O3含量的增加，试样烧结密度降低（1600℃烧结密度由5．82g／cm^3降至5．24g／cm^3），而Dy2O3却能提高烧结密度（1600℃烧结密度由5．63g／cm^3增至5．86g／cm^3）：当掺杂总量x，％）为8～8．6时，材料电导率得到大幅度提高（1000℃时，0．18S／cm）；1nσ-1000／T呈现较好的线性关系，说明电导率σ与温度T之间关系符合Arrhenius公式；XRD分析表明复合掺杂YSZ电解质材料晶格常数有所增大，对提高电导率起积极作用；复合添加剂促进了晶粒生长，尤其是含Dy试样晶粒尺寸较大。     

Ni-ZrO_2金属陶瓷导电性能及力学性能的研究

采用传统粉末冶金法(粉末压坯—烧结)制备了致密Ni-ZrO_2金属陶瓷,并测试了金属陶瓷试样的常温及高温电导率和抗弯强度。采用通用有效介质方程GEM计算得到Ni-ZrO_2金属陶瓷的室温电导逾渗阈值为0. 376,临界指数t为1. 738。当Ni的体积分数小于30%时,金属陶瓷呈离子电导特性,电导率随温度的升高而升高;当Ni的体积分数大于40%时,金属陶瓷呈电子电导特性,电导率随温度的升高而降低。Ni-ZrO_2金属陶瓷的抗弯强度随Ni含量的增加而增加,高温抗弯强度较室温抗弯强度低。