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。     

含有压电陶瓷颗粒的结构陶瓷基复合材料的制备与性能

为了研究压电陶瓷颗粒对结构陶瓷力学性能的影响,把不同的压电陶瓷 颗粒加入到Al2O3结构陶瓷,发现LiTaO3与Al2O3在烧结时能稳定共存,烧结温度高于1400℃时,LiTaO3发生化,冷却后呈网状分布在AlO3基体晶界;低于1400℃烧结,LiTaO3颗粒弥散分布在Al2O3基体中,采用200MPa冷等静压成型,1300℃（保温3小时）空气气氛下无压烧结,最后于1300℃,150MPa（保温保压1h)氩气气氛下热等静压制备了LiTaO3/Al2O3陶瓷复合材料,对其显微结构与力学性能进行了研究,结果表明,LiTaO3体积分数为5％的陶瓷复合材料具有最高的抗弯强度与断裂韧性值,分别达到438．7MPa和5．4MPa.m^1/2,电畴运动和／或压电 应引起的能量耗散是一种新的陶瓷强韧化机制。     

Al2O3基陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构

采用TEM技术对Al2O3基陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构进行了研究。结果表明:LiTaO3单晶中不可能形成的90°畴出现在LiTaO3/Al2O3(简称LTA)陶瓷复合材料中的LiTaO3晶粒内,且以其为主,这对于六方结构的LiaO3来说,是一个新的发现。采用不同烧结方法制备的LTA陶瓷复合材料中LiTaO3晶粒内的电畴结构有很大差别。1500℃热压烧结,LTA陶瓷复合材料中LiTaO3晶粒内的电畴结构主要为高密度的薄片状90°畴以及箭尾型90°畴;200 MPa冷等静压成型后经1300℃无压烧结,LTA中LiTaO3晶粒内除了薄片状与箭尾型的90°畴结构外,还形成了尖劈状与板条状的90°畴结构;1 300℃热压烧结,LTA中LiTaO3晶粒内的电畴结构大多为板条状的90°畴,另外还有少量尖劈状的90°畴。LiTaO3晶粒内部电畴结构的不同与LiTaO3晶粒受周围Al2O3基体晶粒的应力作用、LiTaO3的化学组成配比以及薄膜试样制备过程中的机械研磨抛光有关。     

晶粒状态对LiTaO3电畴结构的影响

通过TEM技术研究了Al2O3/LiTaO3陶瓷复合材料中LiTaO3颗粒内的电畴结构,并将LiTaO3单晶、LiTaO3作为基体和LiTaO3作为第二相时其晶粒内的电畴结构进行比较。观察表明:纯LiTaO3陶瓷内的电畴结构基本上为曲流状180°电畴,也有非常少量的非180°电畴;15ALT陶瓷复合材料可看出LiTaO3晶粒内非180°电畴明显增多,且板条状与尖劈状两种状态都存在,但其中曲流状180°电畴明显可见;30ALT陶瓷复合材料中,只有少量的曲流状180°电畴,其中非180°电畴是这几个组分中数量最多、分布最密集的。LiTaO3晶粒内部电畴的形成与周围颗粒对其约束产生的应力有关。     

MnO2掺杂LiTaO3陶瓷的烧结机理与力学性能EI北大核心CSCD

采用无压烧结法制备了添加MnO2粉末的LiTaO3基陶瓷复合材料,研究无压烧结后样品的显微组织和力学性能,结果表明:MnO2能够有效促进晶粒的长大,改善LiTaO3基陶瓷复合材料烧结性;1 300℃保温3 h无压烧结后,随着MnO2质量分数的增加,LiTaO3基陶瓷复合材料的烧结性增强,添加4%(质量分数) MnO2制备的陶瓷复合材料烧结性较好;陶瓷复合材料的收缩率和Vickers硬度都先增大后减小,并在4%MnO2时达到最大,分别为25.7%和392.5 MPa;MnO2在烧结后以Mn3O4的形式存在。     

微波烧结Al2O3-TiC复合材料

用微波烧结制备Al2O3-TiC复合材料，并与常规烧结Al2O3-TiC复合材料对比，分析两种烧结方法对试样力学性能的影响，同时探讨添加剂对Al2O3-TiC复合材料烧结性能的影响。     

LiTaO3压电陶瓷烧结工艺的优化

采用氮气保护热压烧结工艺制备LiTaO3压电陶瓷材料,研究了不同烧结方法和热压烧结压力对LiTaO3压电陶瓷致密度和力学性能的影响。无压烧结不能得到烧结致密的LiTaO3基压电陶瓷。1300℃/25MPa热压烧结制备的纯LiTaO3陶瓷的烧结致密度很低,只有91.5%,其各项力学性能很差。1300℃/35MPa热压烧结制备的纯LiTaO3陶瓷材料的致密度较高,已经达到了97%,材料烧结较致密,气孔较少,但由于LiTaO3本身性质所限其各项力学性能变化不大。     

Al2O3/Al2O3-ZrO2(3Y)层状纳米陶瓷复合材料的显微结构及弯曲强度

在Al2O3-ZrO2(3Y,即含3%Y2O3,摩尔分数,下同)纳米陶瓷的基础上,以原位合成的Al2O3和Al2O3-ZrO2(3Y)纳米粉体为原料,采用干压成型及热压烧结的方法制备了Al2O3/Al2O3-ZrO2(3Y)层状纳米陶瓷复合材料,研究了ZrO2(3Y)含量对材料显微结构及力学性能的影响.结果表明:复合材...     

微波烧结Al2O3-TiC复合材料的研究

以纳米级TiC、Al2 O3 为原料 ,用微波烧结制备Al2 O3 -TiC复合材料 ,并与常规烧结比较。分析了两种烧结方法对制备试样的力学性能的影响 ,并探讨了添加剂对Al2 O3 -TiC复合材料烧结性能的影响     

ZrO2和Ni复合掺杂对Al2O3陶瓷结构及性能的影响

利用非均相沉淀包覆-热还原工艺制备粒径分布均匀、表面光滑的球形Al2O3/ZrO2/Ni,Al2O3/Ni,Al2O3/ZrO2复合结构粉体,再经真空热压烧结得到相应的复合陶瓷.通过X射线衍射和扫描电镜对前躯体、热还原粉体及烧结陶瓷的成分及结构进行了表征,并对陶瓷的力学性能、介电常数进行了检测和分析.实验结果表明:金属Ni的引入抑制了Al2O3的致密化,细化了晶粒,强化了氧化铝晶界,使氧化铝发生穿晶断裂而起到增韧效果;ZrO2对Al2O3陶瓷致密化及细化晶粒作用不明显,但通过相变增韧或形成弱界面起到了较好的增韧作用;Al2O3/ZrO2/Ni复合材料的断裂韧性增加值并未高于Al2O3/Ni和Al2O3/ZrO2 2种复合材料断裂韧性增加值之和,但增强了空间电荷的极化,使复合材料具有较高的介电常数.     

(Ti,V)_3AlC_2/Al_2O_3复合材料的制备及力学性能

为了提高Ti_3Al C_2陶瓷的力学性能,本研究以Ti C粉、Ti粉、Al粉和V2O5粉为起始反应原料,采用原位热压技术在1350°C下反应烧结合成出了(Ti,V)_3AlC_2/Al_2O_3复合材料。利用X-射线衍射和扫描电子显微技术对合成产物的物相和微观结构进行了表征,并分析了复合材料的合成机制。最后,对(Ti,V)_3AlC_2/Al_2O_3复合材料的力学性能进行了研究。测试结果表明:(Ti_(0.92),V_(0.08))_3Al C_2/10wt%Al_2O_3复合材料具有最佳的力学性能,其硬度、断裂韧性及抗弯强度分别为5.56 GPa、12.93 MPa·m~(1/2)和435 MPa,相比于单相Ti_3Al C_2材料分别提升了60%、108%和31%。     

多相悬浮混合法制备Al2O3-SiC(n)纳米复合陶瓷

采用多相悬浮混合制备纳米ＳｉＣ均匀分布在基质Ａｌ２Ｏ３中的纳米复合陶瓷,分别研究了加入分散剂ＰＭＡＡ－ＮＨ４后纳米ＳｉＣ和亚微米级Ａｌ２Ｏ３在水悬浮液中的分散稳定性,得出了两种单相水悬浮液高稳定,高分散的条件,并得出两相混合悬浮液均匀分散以及共同絮凝的条件,获得均分散的纳米复合陶次粉体,热压瓷体在力学性能得到相明显改善。     

Al2O3-TiCN的制备和性能

用气压烧结的方法制备了Al2O3-TiCN复相陶瓷。测量了其物理性能，用扫描电镜观察了其断口形貌，并分析了烧结温度对力学性能的影响，确定了最佳烧结温度。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的制备及性能

在Al2O3陶瓷基体中引入第2相纳米SiC颗粒,可以改善力学性能、耐磨损性能,是陶瓷领域研究的热点之一。纳米颗粒的均匀分散和适当的成型烧结决定了其性能。本文就目前存在的Al2O3/SiC纳米复合陶瓷粉体制备方法与烧结工艺进行了详细阐述。     

Effect of Cu and Zn elements on morphology of ceramic particles and interfacial bonding in TiB2/Al composites

The 50 vol% TiB₂/Al composites with different alloying elements (Cu and Zn) were prepared by hot pressing sintering. The effects of Zn and Cu on the micromorphology of TiB₂ ceramic particles and interfacial behavior between TiB₂ ceramic and Al matrix as well as the mechanical properties of composites were investigated. Results indicated that the addition of Zn and Cu not only significantly enhanced the interfacial bonding strength between TiB₂ ceramic particles and Al matrix but also facilitated the reaction by reducing the reaction temperature in the Al–Ti–B system. Furthermore, the yield strength (719 MPa) and ultimate compressive strength (1130 MPa) of TiB₂/Al-6wt.%Cu composite increased by 48.8% and 26.4%, respectively, compared with that of the composite without alloy element. For the TiB₂/Al-6wt.%Zn composite, the yield strength and ultimate compressive strength increased by 15.3% and 7.8%, respectively. The improvement on the mechanical properties can be attributed to solid solution strengthening and second phase strengthening.     

氧化铝料浆预浸料结合PIP工艺制备SiC/Al2O3-SiC陶瓷基复合材料及性能研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（SiC/SiC）具有低密度、耐高温、低氚渗透率和优异的辐照稳定性的优点，在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题，通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料，并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明，SiC/Al2O3-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短，且复合材料孔隙率明显降低，从11.6%左右降低至6%，拉伸强度为316.5MPa，提升了12.3%，弯曲强度与SiC/SiC相当，但层间剪切强度较低，仅为16.3MPa，有待进一步提高。     

防护装甲用抗弹Al2O3陶瓷研究进展

抗弹Al₂O₃陶瓷因其高硬度、低密度以及低成本,在防护装甲领域占有重要地位。本文详尽综述了抗弹Al₂O₃陶瓷的生产原材料选择、制备技术及发展趋势,比较了干压成型、等静压成型、凝胶注模成型及粉末微注射成型技术,与常压烧结、热压烧结、热等静压烧结等烧结工艺对抗弹Al₂O₃陶瓷性能的影响,阐述了发展抗弹Al₂O₃透明陶瓷以满足当代军事需求、抗弹Al₂O₃陶瓷增韧化以克服其高脆性、低韧性的应用屏障,为抗弹Al₂O₃陶瓷的更多应用提供可能。     

陶瓷-硬质合金复合刀片材料的力学性能与界面结构

采用热压烧结工艺制备了刀具用陶瓷－硬质合金复合片．复合片上层为具有一定厚度的Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２陶瓷材料,下层为ＷＣ／Ｃｏ硬质合金．结果表明：复合片综合了陶瓷材料的高硬度和硬质合金的高强度,其性能介于陶瓷材料和硬质合金之间．Ｘ射线衍射、电子探针和扫描电子显微镜分析表明：烧结过程中硬质合金和陶瓷材料中的元素在界面相互扩散,并有新相形成,增加了界面结合强度,其界面为化合物型和扩散型的混合．     

Ti-Al-TiO2体系合成产物的结构及力学性能研究

利用Ti—Al—TiO2混合体系以真空热压工艺合成了Al2O3颗粒增强的TiAl基复合材料，研究了复合材料的结构与力学性能。结果表明：随着自生Al2O3含量的增加，基体晶粒逐渐细化，Al2O3颗粒分布在基体晶界处，局部团聚。随着自生Al2O3含量的增加硬度是先增大后减小，而抗弯强度随着自生Al2O3含量的增加而减小。