MgO-MnO2-TiO2-SiO2烧结助剂中SiO2的量对低温烧结氧化铝陶瓷材料性能的影响

本文采用MgO-MnO2-TiO2-SiO2复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用注浆成型工艺,研究了改变添加剂SiO2的量对1400℃和1450℃烧结的Al2O3陶瓷材料性能的影响.运用三点抗弯电子试验机、XRD、SEM分析了低温烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能和断口形貌,讨论了低温烧结Al2O3基陶瓷的烧结机理和性能.结果表明:在1450℃烧结,当不加SiO2时,弯曲强度为194 MPa;当加入0.5%(质量百分含量,下同)SiO2时,烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能最佳,弯曲强度为σ=299 MPa;SiO2量增加到1%时,σ=293 MPa;SiO2加入量在3%时,σ=249 MPa.SiO2的加入量从0.5%到3%对氧化铝的强度都有明显的提高,说明加入SiO2对氧化铝陶瓷的烧结是非常有利的,但随着SiO2加入量的不断加大氧化铝陶瓷力学性能有下降的趋势.     

矿化剂对Al2O3-SiO2质陶瓷辊棒性能的影响

研究了含MgO的单一型矿化剂及含MgO和TiO2 的复合型矿化剂对Al2 O3-SiO2 质陶瓷辊棒性能的影响。结果表明 :基质中Al2 O3与SiO2 的质量比 (Al2 O3/SiO2 )为 2 .33时 ,引入 0 .6 %的复合型矿化剂可促进莫来石的发育和基质的烧结 ,明显改善了陶瓷辊棒的抗热震性和机械强度。     

高岭石碱石灰的烧结过程

以CaO-Al2O3-SiO2-H2O和Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O体系为对象,通过热力学计算研究了高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)在碱石灰烧结过程中的反应行为.结果表明:在n(CaO)/n(SiO2)为1的高岭石与氧化钙烧结过程中,形成了不能被碱液溶出的2CaO·Al2O3·SiO2和CaO·Al2O3·2SiO2.在n(CaO)/n(SiO2)为1,1.5或2的高岭石碱石灰烧结反应中,CaO·SiO2会与Na2O·Al2O3反应形成Na2O·Al2O3·2SiO2,从而导致在碱性体系中氧化铝的溶出率降低,而3CaO·2SiO2与2CaO·SiO2不与Na2O·Al2O3反应.CaF2对烧结反应有促进作用.     

电致发热多孔碳化硅陶瓷的绝缘涂层

以异丙醇铝{Al[OCH(CH3)2]3}为原料,用溶胶-凝胶法制备氧化铝(Al2O3)溶胶,然后再以碳化硅(SiC)多孔陶瓷为基体,用浸渍提拉法对陶瓷进行涂层,涂覆完成后进行热处理即可在陶瓷表面和孔隙内部形成致密的Al2O3涂层.当涂层后的陶瓷用作电加热元件时,就可以达到陶瓷和流体绝缘的目的.从扫描电镜照片可以看出:在陶瓷表面及其孔隙内部确实涂覆了Al2O3涂层.Al2O3具有高电阻系数、高介电常数,抗氧化、耐腐蚀性等优异性能,所以,涂层后陶瓷的电阻率明显增加,可以弥补电致发热过程可能引起危险性的缺陷.Al2O3的涂覆也很好地改善了陶瓷成分SiC的氧化问题.结果表明:涂层中Al2O3的质量分数(下同)为43.1%,二氧化硅(SiO2)为38.8%,硅(Si)为18.1%.Al2O3是涂层物质的主要成分,SiO2有两种来源,一是作为基体的多孔陶瓷在渗硅过程中的剩余硅在陶瓷冷却过程中氧化生成存留于陶瓷中;二是陶瓷中的剩余硅在涂层的热处理过程中再次氧化形成.所以SiO2的含量相对较高,其中的硅显然就是陶瓷中的残留硅.     

高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成

提出以玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂,低温液相烧结复合氧化物陶瓷的技术思路。研究了BaO–Al2O3–SiO2(BAS)玻璃的高温黏流特性和降温析晶特性,以确定其液相烧结工艺。以BAS玻璃作为烧结助剂,由液相烧结制备了Y2Si2O7,Y2SiO5,3Al2O3·2SiO2或La2Zr2O7复合氧化物陶瓷。结果表明:采用钡长石玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂,可实现高熔点复合氧化物陶瓷的低温烧成,能制备以设计的复合氧化物为主晶相,母体玻璃析晶得到钡长石为次晶相的复合氧化物陶瓷。     

液相烧结氧化铝陶瓷及其烧结动力学分析

研究了CuO TiO2复相添加剂对Al2O3陶瓷烧结性能、显微结构的影响以及添加剂形成液相时Al2O3陶瓷的烧结动力学.结果显示:添加剂的加入明显地促进了Al2O3陶瓷的烧结致密度.添加剂含量对致密有明显影响,含量越高,烧结速率越快.当添加剂(CuO TiO2)为2%(质量分数),CuO/TiO2质量比为1/2时,Al2O3样品致密度最高.添加剂的存在使Al2O3晶粒发生较快生长,晶粒形貌为等轴状.通过等温烧结动力学,确定掺杂Al2O3陶瓷烧结激活能为25.2kJ/mol,表明可能是氧离子和铝离子在液相中的扩散作用控制了烧结过程.     

高压烧结高纯微晶氧化铝陶瓷

以商业生产的高纯纳米α-Al2O3粉(99.9%,质量分数)、分析纯Mg(NO3)2为原料,以两面顶压机高压烧结,制备了纯Al2O3陶瓷及微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷,并进行了密度测试与显微结构分析.与常压烧结相比,高压烧结可显著降低高纯Al2O3陶瓷的烧结温度,提高传质速率,大幅度缩短烧结时间,达到快速、低温烧结的效果.与常压烧结明显不同,在高压烧结时,MgO对高纯AlO3陶瓷的烧结致密化几乎没有影响.在4.5GPa,100 ℃高压烧结30 min,制备的纯Al2O3陶瓷的相对密度为97.65%,微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷的相对密度达97.93%、平均晶粒尺寸约为4 μm.     

Al2O3/Fe纳米复合粉体的制备及其陶瓷的性能研究

以纳米α-Al2O3和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用非均相沉淀法制备了Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.经XRD、SEM分析发现:复合粉体前驱体经500 ℃焙烧,在H2中700 ℃还原可以得到纳米Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.粉体分散良好,Al2O3表面的纳米Fe粒子呈非连续状态,颗粒为球形,尺寸为30 nm左右,分布均匀.将复合粉体在热压下(30 MPa)烧结获得Al2O3/Fe复合陶瓷,当加入5mol%Fe时,陶瓷的热压烧结温度比单相Al2O3陶瓷降低将近100 ℃.含量为10mol%Fe的陶瓷样品在1500 ℃热压烧结后,断裂韧性可达到5.62 MPa,与相同条件下烧结的单相Al2O3陶瓷(KIc=3.57 MPa)相比提高了近57%.     

纳米TiO2添加剂对Al2O3陶瓷微观结构与烧结性能的影响

用微米级和纳米级两种不同的TiO2作为烧结助剂,研究其对Al2O3陶瓷微观结构和烧结性能的影响.结果表明:纳米TiO2能更好的提高Al2O3陶瓷的烧结活性,降低烧结温度.当TiO2含量为2%时,在1 580℃烧结试样的显气孔率为0.54%;在1 650℃烧结试样的显气孔率为0.16%.纳米TiO2的加入改变了Al2O3陶瓷的微观结构,更有利于Al2O3陶瓷的烧结.     

CaTiO3添加剂对氧化铝陶瓷烧结、显微结构及微波介电性能的影响

CaTiO3添加剂通过湿法球磨与Al2O3粉料混合,并通过无压烧结制备了氧化铝陶瓷,研究了CaTiO3添加剂对氧化铝陶瓷烧结性能、相组成、显微结构和微波介电性能的影响.CaTiO3可以使Al2O3的烧结温度降低至1450℃,但在该温度下烧结的样品由于CaTiO3的加入会产生CaAl12O19第二相.样品中存在大、小两种晶粒,根据EDS能谱分析,大晶粒主要是CaAl12O19,而小晶粒为Al2O3和CaAl12O19的混合相.添加CaTiO3有利于Al2O3陶瓷介电常数的提高,1450℃下掺杂2.5wt％ CaTiO3的氧化铝陶瓷具有较好的烧结性能和微波介电性能,相对密度可达到97.74％,εr～10.86,Q×f～ 8061 GHz.     

双相铝硅凝胶Al2O3／SiO2比对莫来石陶瓷显微结构的影响

对具有不同Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ３比的双相铝硅凝胶的烧结行为及陶瓷材料的显微结构进行了研究，结果表明，少量液相的存在对先驱粉末的致密率和材料显微结构有显著的影响。富硅莫来石先驱粉末成型体能在较低的温度下常压烧结，相对密度高达９８％以上，试样有柱状莫来石晶粒存在。     

纳米TiN-Al_2O_3基复相陶瓷的电学及力学性能

以纳米Al2O3和TiN为原料,以SiO2为助烧剂,热压烧结后获得TiN-Al2O3复相陶瓷。TiN-Al2O3复相陶瓷具有较优异的力学性能:三点弯曲强度最高达到565.8MPa,断裂韧性在4～6MPa·m1/2之间。复相陶瓷中立方TiN均匀地分布在Al2O3基体中,TiN颗粒主要分布在Al2O3晶界处。当TiN颗粒的体积含量为5%时,TiN-Al2O3复相陶瓷的电阻率在1012～104Ω·cm范围内,其加载电压可达0.75kV/mm。     

黑色氧化铝陶瓷制备与介电性能的研究

采用正交试验法对黑色氧化铝陶瓷实验配方进行优化;采用一次、二次合成法分别制备了黑色氧化铝陶瓷;对黑色氧化铝陶瓷进行了XRD物相分析、烧结体断面SEM分析,测试了烧结体的体积密度、体积电阻率、介电常数和介电损耗。结果表明,黑色氧化铝陶瓷最佳配方为:Al2O391wt.%、滑石2.0wt.%、Fe2O33wt.%、CoO 0.5wt.%、NiO 1wt.%、MnO22.5wt.%;一次、二次合成法制备的黑色氧化铝陶瓷的体积密度分别为3.71g/cm3、3.69g/cm3,体积电阻率分别为6.8×1012Ω·cm、7.1×1012Ω·cm,介电常数分别为18.6、18.8,介电损耗分别为0.015、0.014。     

添加Co2O3对微波低介电常数陶瓷机械品质因数的影响

研究了添加不同质量分数的Co2O3对Mg3TiO4-Mg2SiO3基微波低介瓷料微观结构及介电性能的影响，通过XRD，SEM分析，发现Co2O3在瓷料中起助溶作用，有效降低了瓷料的烧结温度，使瓷体致密化，同时降低了损耗即提高了机械品质因数Q。加入的Co2O3分解生成的Co2^ 置换主晶相Mg2TiO3中的Mg^2 形成了固溶体(Mg，Co)2TiO3。当添加质量分数为2．4％的Co2O3时获得介电性能较好的瓷料。     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。     

压电陶瓷颗粒对结构陶瓷力学性能影响规律及机理的初步探讨

通过对压电、结构陶瓷粉末的选择搭配烧结，发现压电相LiTaO3与基体Al2O3在烧结时能稳定共存，分别采用三种烧结路线制备了LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料，对其微观组织与力学性能进行了研究，结果表明，LiTaO3晶粒中的电畴结构清晰可见，采用适当的烧结路线制备的含有适量压电陶瓷颗粒陶瓷基复合材料的力学性能显著改善，电畴运动引起的能量耗散是一种新的结构陶瓷增韧机制。     

Sb2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶界特性和电性能的影响

制备了掺有Sb2O3不同掺杂量ZnO压敏陶瓷样品,采用扫描电镜对样品进行显微结构分析,研究了Sb2O3掺杂浓度对ZnO压缩电阻显微结构和性能的影响,测量了样品的电性能,由样品C－V特性的测量计算出晶界参数,并由此讨论了陶瓷性能与晶界特性的相关性。研究发现,在ZnO压敏陶瓷样品中掺杂适量的Sb2O3可以提高ZnO压敏陶瓷样品的非线性性能,但当Sb2O3的摩尔分数超过0．088％时,电性能反而优化,这是因为Sb2O3掺杂浓度不同会引起晶界势垒高度、施主浓度与陷阱密度的变化,因此Sb2O3掺杂量要控制在适当的范围内。     

Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合膜及其微观结构

研究采用Sol-gel法研制了一种新型的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜。复合膜由γ-Al2O3，TiO2，ZrO2和Al2SiO3等多相组成，改变体系组成各相含量时膜的主晶相也随之变化，从而影响到膜的微观结构。利用原子力显微镜(AFM)分析法重点研究了膜的表面性质及其形貌，并探讨了修饰物添加剂对膜的形貌和性能的影响。     

堇青石质多孔陶瓷的制备及性能研究

采用氧化铝、烧高岭、烧滑石为原料,可溶于水的有机物质尿素作为造孔剂,TiO2为添加剂,于6MPa压力下干压成形,1350℃下保温60min进行烧成,制备出以堇青石为主晶相的多孔陶瓷体。通过XRD分析手段对不同温度合成堇青石主晶相进行了分析,并用SEM观察了烧结后多孔陶瓷的微观结构。探讨了可溶性造孔剂用量、TiO2添加量、烧成制度等因素对堇青石质多孔陶瓷性能的影响。制备的多孔陶瓷体气孔率接近于70%,抗压强度达到3.310MPa。     

液相烧结SiC陶瓷

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,热压烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,研究了起始粉末的性能对烧结体的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,Al2O3、Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,并通过溶解和再析出机制,促进晶体生长。物相分析表明,β-SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生了β→α的相变。显微结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。