刚玉–莫来石–镁铝尖晶石复合陶瓷的原位合成及热震行为

以α-Al2O3、苏州土、滑石和石英为主要原料,采用无压烧结制备了刚玉–莫来石–镁铝尖晶石多相复合陶瓷,研究了烧结温度对样品的体积密度、线性收缩率和吸水率等烧结性能以及机械性能的影响。通过X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复相陶瓷热震前后的物相组成和显微结构。结果发现：经1480℃烧结的样品吸水率为0.19%,体积密度为3.06g/cm3,抗折强度达99.59MPa,复合材料有较好的热震性能,1100℃空冷热震损失率仅6.9%,可耐受17次热冲击。该复相陶瓷可作为潜在的太阳能热发电材料。     

用于太阳能储热的粘土结合SiC复相陶瓷结构分析

采用SiC粉、高岭土、苏州土为主要原料制备了太阳能储热用粘土结合SiC复相陶瓷.对烧结样品进行了XRD、SEM、EPMA测试分析,同时测试了样品的抗弯强度和热导率.研究结果表明,在1 400℃烧结温度下保温2 h获得了性能优良的粘土结合SiC复相陶瓷样品,主晶相由SiC、莫来石、刚玉和方石英组成,其抗弯强度为65.5 MPa,热导率为8.9W/(m·K),该复相陶瓷具有优良的抗热震性能,有望应用于太阳能热发电中的储热材料.     

SiC基太阳能热发电吸热陶瓷制备及热性能分析(英文)

吸热材料是塔式太阳能热发电中的核心部件,其热性能起着至关重要的作用。本工作研究了以红柱石、SiC、高岭土以及石英为原料,采用陶瓷制备工艺无压烧结制备SiC基吸热陶瓷。测试和分析了烧结样品的抗折强度、热膨胀系数、抗热震性、热导率、耐火度、氧化增重率、物相组成以及显微结构。结果表明:SiC基吸热陶瓷样品具有高耐火度和热导率、低热膨胀系数和氧化增重率以及良好的抗热震性和均匀的微观结构。经1460℃烧结后,最佳配方样品的抗折强度为32.52 MPa、热膨胀系数为6.32×10–6℃–1、30次热震无裂纹且强度增加率为11.15%、室温热导率为10.03W/(m.K)、耐火度为1 650℃、1 300℃氧化3 h后样品氧化增重率为2.769 mg/cm2。样品主晶相为α-SiC、莫来石和石英,存在较多连通气孔,孔径为10～20μm。如果将吸热器材料用SiC基吸热陶瓷替代,吸热器将会表现出更好的稳定性,可望用于塔式太阳能热发电高温吸热器用吸热材料。     

ZrB2-ZrO2陶瓷的抗热震和抗氧化性能

通过沉淀法制备了纳米ZrO2包覆ZrB2颗粒的ZrB2--ZrO2复合粉体,采用放电等离子烧结技术,在30 MPa,1 900℃保温10 min烧结得到ZrB2-ZrO2复相陶瓷.研究了ZrO2含量对复相陶瓷抗热震和抗氧化性能的影响.将ZrB2-ZrO2复相陶瓷在1 000℃保温5 min,然后急冷进行循环热震评价,对其在1 200℃空气环境下进行抗氧化性能的评价.结果表明:随着ZrO2含量的增加,抗热震性能明显提高,抗氧化性能得到明显改善,氧化质量增加迅速下降.材料的氧化过程分为2个阶段:第一阶段形成氧化层,氧化质量增加明显;第二阶段由于氧化层的存在,氧化质量增加速率减缓.ZrB2-ZrO2复相陶瓷的表面氧化层较纯ZrB2陶瓷表面氧化层致密且结合强度大.     

注凝成型工艺制备Al_2O_3-ZrO_2(3Y)-SiC复相陶瓷及其性能

研究了用注凝成型工艺制备用于太阳能热发电Al2O3-ZrO2(3Y,3%Y2O3,摩尔分数)-SiC(AZS)复相陶瓷。以SiC、纳米ZrO2和Al2O3粉体为原料,加入凝胶有机单体(丙烯酰胺)、交联有机单体(N-N亚甲基双丙烯酰胺)、凝胶引发剂(过硫酸铵)、凝胶催化剂(N-N-N′四甲基乙二胺)、分散剂(柠檬酸胺),制备了固相质量含量高达85%,黏度为52.5mPa·s的A12O3基陶瓷悬浮体,经注凝成型,1480℃烧结样品。检测了料浆及烧结样品的相关理化性能及显微结构。结果表明,悬浮体固化后颗粒仍保持原有的位置,坯体结构均匀;坯体经1480℃烧结,样品吸水率为0.98%,气孔率为1.02%,体积密度为3.843g/cm3,抗弯强度达183.3MPa,经7次抗热震(在空气中急冷,温差为975℃)实验后,样品抗弯强度为150.1MPa。抗热震实验后,抗弯强度下降18.1%,满足太阳能热发电输热管道的要求。     

氧化镁基MgAl_2O_4复相陶瓷的制备与性能

研究了Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷的组分变化及添加剂对烧结性能、力学性能以及热性能的影响。结果表明:当Al2O3含量为20%时,Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷与固体氧化物燃料电池阳极支撑材料Ni O/YSZ的热膨胀系数一致;复合添加剂Ca O/Si O2可提高材料的烧结性能、力学性能以及热性能,但其添加量对各性能的影响有所不同:当Ca O/Si O2含量为2%时,气孔率最低,抗弯强度最高;当Ca O/Si O2含量为8%时,抗热震指数达到最高值;添加剂的含量对材料的热膨胀系数没有明显影响。选取Al2O3含量为20%、Ca O/Si O2添加量为6%的复相陶瓷与Ni O/YSZ粘接成实验组合构件,该组合件经600℃热震温差20次空冷循环,结合状态和强度无明显变化。     

Ca0.5Sr0.5Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷的抗热震性

采用热压烧结工艺制备了Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷材料,研究了Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷材料在900℃时抗热震性能和热震压缩断裂后的断口形貌.研究结果表明,堇青石掺杂量分别为5％、10％、15％的Ca0.5Sr0.5Zr4P6O24/堇青石复相陶瓷在900℃热震时,临界热震次数Tc分别为TCC1=9,TCC2=10,TCC3=7;热震后复相陶瓷的断口为明显的脆性断裂断口,裂纹的扩展和延伸主要是沿着Ca05Sr05Zr4P6O24/堇青石的界面不断发生,属典型的沿结合面发生的断裂.     

太阳能吸热器用莫来石--碳化硅陶瓷的原位合成(英文)

采用半干压成型和无压烧成技术,原位合成了用于太阳能热发电吸热器的莫来石结合碳化硅(SiC)吸热陶瓷。研究结果表明:经1 520℃烧成的样品B2(粒径≤61μm SiC 72%,粒径≤20μm SiC 18%,工业氧化铝4.64%,苏州高岭土5.36%)的综合性能最佳,其显气孔率、吸水率、体积密度和抗折强度分别为28.40%、13.35%、2.13g/cm3和44.20MPa;热震试验30次(1 100℃~室温,风冷),样品无裂纹,强度增加率达52.30%;在1 300℃氧化100h后,样品的氧化增重为25.43mg/cm2,氧化动力学常数为1.80×10--7kg2/(m4·s)。物相分析表明,样品的相组成为碳化硅、莫来石、石英和刚玉。显微结构分析表明,原位合成的莫来石结合于碳化硅颗粒间,赋予样品较好的抗折强度。热震试验30次后,可在样品中观察到更加致密的结构,碳化硅晶粒被树枝状微晶紧密联接,改善了样品的抗热震性。莫来石--碳化硅复相陶瓷可作为塔式太阳能热发电吸热器的潜在应用材料。     

烧结助剂添加量对微波烧结3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷性能的影响

本文分别以TiO2和MgO纳米粉体为烧结助剂,采用微波烧结技术制备了3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷.研究了烧结助剂含量对材料相组成、致密化及力学性能的影响,通过XRD分析了复相陶瓷中t-ZrO2相的相对量变化,并采用SEM观察了弯曲断裂断口形貌.结果表明:随烧结助剂添加量的增加,微波烧结复相陶瓷的致密度、硬度和弯曲强度均有所增加,均优于传统烧结性能,陶瓷颗粒更细.烧结助剂添加量为0.2wt％ MgO、0.4wt％ TiO2,在1300℃微波烧结30 min时试样的致密度为98.1％,显微硬度和抗弯强度分别达18.9 GPa和626 MPa.     

Si_3N_4/BAS复相陶瓷材料制备及其性能EI北大核心CSCD

采用新型冷冻胶凝陶瓷成型技术制备高性能Si_3N_4/BAS复相陶瓷透波材料,对Si_3N_4/BAS复相陶瓷材料烧结体成分、力学性能、微观形貌、电性能及抗热震性等进行研究。结果表明:坯体成型收缩率小于1%,在温度升到1 300℃高温时,Si_3N_4/BAS复相陶瓷烧结体弯曲强度280 MPa,弹性模量为90 GPa,介电常数变化率仅为6%。该复相陶瓷材料具有良好的抗热震性能及可加工性,BAS陶瓷玻璃相高温高黏度特性对Si_3N_4/BAS复相陶瓷材料抗热震是一种热应力缓释方式。