纳米陶瓷、复相陶瓷及纳米复相陶瓷

纳米陶瓷、复相陶瓷及纳米复相陶瓷的研究是纳米材料研究领域中的一个重要部分，综述了其发展过程和研究动态，阐述了纳米复相陶瓷的优异性能、产生机理及应用前景，展望了纳米复相陶瓷的发展趋势．     

高性能可加工3Y-TZP/BN纳米复相陶瓷的制备

利用化学包覆和热压烧结制备出3Y-TZP/BN纳米复相陶瓷,BN体积分数分别为10%～30%.XRD和TEM揭示,大长径比的纳米h-BN颗粒均匀分布在ZrO2晶界;与原始尺寸相比,ZrO2晶粒没有明显长大.与对应的微米复相陶瓷相比较,3Y-TZP/BN纳米复相陶瓷的弯曲强度及断裂韧性得到显著提高.当BN的体积分数达到20%时,复相陶瓷可用WC刀具容易地加工.BN的体积分数达到30%时,3Y-TZP/BN纳米复相陶瓷具有最佳的综合性能:弯曲强度为774MPa,断裂韧性为7.85MPa·m1/2,以及优异的可加工性能.     

纳米碳化硅基复相陶瓷的分散和烧结技术研究进展

碳化硅陶瓷是一种高性能的陶瓷,具有高强度、高硬度、耐高温、耐化学腐蚀、高热导率、低热膨胀以及低密度等性能,广泛应用于各个工业领域以及航空航天领域.从纳米复相陶瓷制备过程中的分散方法以及碳化硅基陶瓷的烧结方法与烧结助剂等方面详细论述了目前有关碳化硅基纳米复相陶瓷的研究进展.     

高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展

本文主要综述国内外高导热AlN基复相微波衰减陶瓷的研究进展.具有优良微波衰减性能的材料体系有两种：氮化铝-导体复相微波衰减陶瓷和氮化铝-半导体复相微波衰减陶瓷.氮化铝-导体复相衰减陶瓷包括AlN-金属复相陶瓷、AlN-石墨复相陶瓷、AlN-金属氮化物复相陶瓷.其中AlN-金属复相陶瓷因具有优良的高导热性能及微波衰减词节性能,成为今后微波衰减材料的主要研究方向.     

高性能纳米复相陶瓷日前在上海研制成功

据媒体报道，一种高性能纳米复相陶瓷最近在上海硅酸盐研究所研制成功。这种新型陶瓷的强度，韧性以及电阻率等性能均达到国际水准。由于它是几种陶瓷复合而成，并添加了具有磁性、电性、光性能的其他材料，因而既拥有结构陶瓷的力学性能，又具备功能陶瓷的特殊功能。磁性材料的添加，大大降低了电阻     

SiC-ZrO_2纳米颗粒协同强韧化MOSi_2陶瓷的组织与性能

通过热压烧结制备SiC-ZrO_2/MoSi_2复相陶瓷以及对比试样MoSi_2、ZrO_2/MoSi_2、SiC/MoSi_2陶瓷,利用X射线衍射仪、透射电镜以及力学性能测试仪器等对材料组织和力学性能进行了研究。结果表明:纳米ZrO_2、SiC颗粒的加入可以有效细化MoSi_2基体晶粒,纳米ZrO_2、SiC颗粒协同作用更有利于提高MoSi_2基陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,协同相中纳米SiC颗粒细化和强化MoSi_2基体的效果要好于纳米ZrO_2颗粒;20 vol%SiC+10 vol%ZrO_2+MoSi_2复相陶瓷抗弯强度是MoSi_2的3.8倍,断裂韧度是MoSi_2的2.4倍;在复相陶瓷基体以及粒子周围存在不同特征的位错组态,ZrO_2可以依靠自身相变的体积效应向基体泵入或输送位错,钉扎位错的第二相粒子包括SiC粒子和未相变的ZrO_2小粒子,弥散相特别是晶内型SiC和ZrO_2粒子对复相陶瓷位错的钉扎作用明显。     

hBN含量对Si3N4-hBN复相陶瓷性能和微观结构的影响

利用纳米级粉体经热压烧结制备了Si₃N₄-hBN复相陶瓷, 研究了hBN含量对Si₃N₄-hBN复相陶瓷致密度、力学性能、摩擦学性能、微观结构的影响。用阿基米德排水法、三点弯曲法和维氏压痕法测量材料的致密度、力学性能; 用摩擦磨损试验机测试材料的摩擦学性能; 用XRD、EDAX和SEM、LSCM分析观察材料的物相组成和微观结构。研究结果表明, 随着hBN含量的增加, 复相陶瓷的密度将会持续下降, 气孔率先是急剧上升, 然后趋于平缓, 力学性能持续下降, 干摩擦条件下复相陶瓷与GCr15配副的摩擦学性能呈现先提高后降低的趋势, 当hBN含量低于20wt%时, 随着hBN含量的增加, 摩擦系数和磨损率逐渐减小; 当hBN含量大于20wt%时, 摩擦系数和磨损率急剧增大; hBN含量为20wt%时, 获得最低的摩擦系数为0.31。hBN的引入直接影响Si₃N₄-hBN复相陶瓷的微观组织结构, 进而影响复合陶瓷的力学性能和摩擦学性能。     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

SHS冶金技术制备纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷研究

以SHS冶金技术,通过材料原位合成手段并在大过冷条件下熔体发生共生共晶反应,快速一次性制备出自然自组装的具有1-3复合、晶内型结构的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷,其中sEM观察与凝固理论分析表明在本实验条件下只有亚共晶成分的复相陶瓷才易获得ZrO2相纤维直径在纳米尺度上的纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷.     

Si含量对反应烧结SiC陶瓷热电性能的影响

采用可控溶渗反应烧结法制备了致密SiC陶瓷，研究了不同Si含量对反应烧结SiC陶瓷热电性能的影响。经研究发现，反应烧结SiC陶瓷中Si的存在使SiC陶瓷的电阻率急剧下降，大大改善了SiC陶瓷的电学性能；同时Si也改变了SiC陶瓷塞贝克系数随温度的变化趋势，即没有添加Si元素的SiC陶瓷的塞贝克系数随温度的升高逐渐增大，而添加Si元素的SiC陶瓷的塞贝克系数随温度的升高逐渐减小；总的来看，随着Si含量的增加，SiC陶瓷的塞贝克系数扣电导率不断增大，因此Sic陶瓷的功率因子不断提高，而且随着温度的升高，Si含量对SiC陶瓷热电优值的影响越来越明显，当含量为15％时，材料的热电优值是SiC烧结体的30倍。     

压电陶瓷晶粒取向生长技术的研究进展

由于取向生长技术可以显著地提高压电陶瓷的性能, 并且不会降低材料的居里温度, 故压电陶瓷的晶粒取向生长技术已成为研究的热点. 本文分别从定向凝固技术、多层晶粒生长技术、模板晶粒生长技术和反应模板晶粒生长技术等四个方面,归纳和分析了近年来压电陶瓷晶粒取向生长技术的研究进展,并对压电陶瓷晶粒取向生长技术今后的研究和发展提出一些建议.     

BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二

Bi0．5Na0．5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛、最具吸引力的无铅压电陶瓷体系。本文分析了BNT基无铅压电陶瓷近20年的发明专利，着重讨论了相关体系的压电铁电性能，并展望了BNT基压电陶瓷今后的发展趋势。     

非氧化物透明陶瓷的研究进展

从光在陶瓷体中的传播出发。分析了影响陶瓷透光性的主要因素、制备透明陶瓷的工艺要求及应当满足的条件等,在此基础上,对AlN、AlON、Sialon等几种典型的非氧化物基陶瓷透光性的研究现状进行了归纳。     

钛酸铋钠基无铅压电陶瓷研究近期进展

钛酸铋钠(分子式是Bi0.5Na0.5TiO3,简写为BNT)基无铅压电陶瓷性能优良,但与铅基陶瓷相比还有相当的差距,其性能有待进一步提高.从BNT基陶瓷改性、陶瓷新体系以及陶瓷制备技术等多方面,分析了提高BNT基陶瓷性能的原理、途径和方法,指出了发明陶瓷新体系的有关思路,讨论了陶瓷制备技术与陶瓷性能的关系.同时,列举了近期在BNT基陶瓷性能改善研究中的若干新进展和新结果、性能良好的BNT基陶瓷新体系及制备工艺和制备新技术对陶瓷性能的影响,并对今后的相关研究进行了展望.     

Si3N4/BN层状复合陶瓷抗穿甲破坏实验研究

研究了Si3N4/BN层状复合陶瓷的抗冲击破坏及抗穿甲破坏行为.研究发现:在射钉枪的作用下,处于自由状态的Si3N4/BN层状复合陶瓷比Si3N4块体陶瓷具有更好的抗冲击破坏能力.在7.62mm口径穿甲燃烧弹的作用下,Si3N4/BN层状复合陶瓷的抗穿透能力比Si3N4块体陶瓷略有下降,但仍远远高于45号钢材,而且在实弹冲击后不会像Si3N4块体陶瓷那样整体破坏.     

金属熔液对氧化镁陶瓷润湿行为研究进展

MgO陶瓷因各种优异性能在轻质高强的金属基复合材料、电子封装材料和涂层材料领域都具有广阔的应用前景,然而研究金属熔液对MgO陶瓷的润湿性是MgO陶瓷能否成功应用于这些领域的基础所在,因此研究金属熔液对MgO的润湿性就显得极为重要.本文通过综述Al/MgO陶瓷反应体系、Mg/MgO陶瓷非反应体系以及其它金属包括稀有金属、贵金属与MgO陶瓷润湿行为的研究进展,将各种金属熔液对于MgO陶瓷的润湿行为分为反应型润湿金属、非反应型润湿金属和非反应型难润湿金属等类型.此外还讨论了目前金属熔液与MgO陶瓷润湿行为研究中尚为存在的一些问题与争论,为金属熔液与MgO陶瓷润湿行为理解的进一步深入提供了支持.     

Investigation on the composition design and properties study of perovskite lead-free piezoelectric ceramics

Lead-free piezoelectric ceramics can be divided into perovskite, tungsten bronze, and bismuth layered structure ceramics. In recent years, the authors’ group concentrates the researches on the composition design and the properties study of perovskite lead-free piezoelectric ceramics, especially on the (Bi_1/2Na_1/2)TiO₃ (BNT)- and K_1/2Na_1/2NbO₃ (KNN)-based ceramics. All the ceramics were prepared by the conventional ceramic technique. In this paper, the main results obtained are reviewed with emphasis on KNN-based ceramics, including (1) the design on new BNT-based ceramics based on the multiple complex in the A-site of ABO₃ compounds; (2) the design of KNN-based ceramics focused on the effects of Ag ion substitution, K/Na ratio, and LiSbO₃ on KNN-based ceramics; (3) the effects of doping on the properties of BNT- and KNN-based ceramics; and (4) the temperature stability of BNT- and KNN-based ceramics. And some prospects to be resolved in coming years from the viewpoint of the applications of the perovskite lead-free piezoelectric ceramics are also pointed out.     

泡沫碳化硅陶瓷的导电性能

采用高分子热解和反应烧结方法制备出泡沫碳化硅陶瓷，研究了泡沫碳化硅陶瓷的体积分数变化和钛的掺杂对泡沫碳化硅陶瓷骨架导电性能的影响．结果表明：随着泡沫碳化硅陶瓷的体积分数提高，泡沫碳化硅陶瓷的电阻率降低，这是泡沫碳化硅陶瓷筋中部碳化硅的面积增加所引起的；掺杂的钛转变成TiSi2导电相改善了泡沫碳化硅陶瓷的导电性能．TiSi2呈现离散和团聚两种形态分布，以不规则的形状位于碳化硅晶界之间，在碳化硅中作为施主杂质．泡沫碳化硅陶瓷表现出的正或负温度系数取决与掺杂的钛量的多少．