固相烧结后期晶粒和气孔拓扑生长演化的二维相场模拟

本文采用二维相场模型模拟固相陶瓷烧结后期，晶粒和气孔耦合生长演化过程。以连续变化的组分参量和长程序参量（LRO)表征微观烧结体的组分相和晶相扩散拓扑结构，由Cahn-Hillard(CH)方程和Ginzburg-Laudau(TDGL)方程分别控制组分场和取向场时间相关的扩散演化，并且利用半隐傅立叶频域法高效地模拟了烧结后期晶粒和气孔拓扑形貌的扩散演化，并且利用半隐傅立叶频域法高效地模拟了烧结后晶粒和气孔拓扑形貌的演化过程和统计分析生长参数，并通过与完全致密体晶粒生长速率比较，量化分析残余气孔对昌粒生长的影响。     

碳化硼固相烧结微观结构演化的同步辐射CT观测

利用同步辐射CT (SR-CT) 技术,在碳化硼陶瓷样品烧结过程中对其进行实时投影成像,并应用滤波反投影算法和数字图像处理技术,得到了样品在整个烧结过程中内部微结构演化的二维和三维重建图像,实现了对陶瓷固相烧结过程实时、无损的观测.通过重建图像清晰观测到了陶瓷样品在烧结三个阶段中颗粒接触、烧结颈形成、晶粒和气孔长大、气孔球化并收缩等烧结现象;统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率,得到了孔隙率随烧结时间和烧结时间对数的变化曲线,并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化,得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系.实验结果和现有烧结理论相吻合,并为进一步完善烧结理论以及建立扩散和本构模型提供了有效的实验数据.     

铝粉固相烧结过程中的微结构演化

在铝粉末样品的固相烧结过程中使用同步辐射CT(SR-CT)技术对其进行实时投影成像,用滤波反投影算法重建得到了铝粉末在烧结过程中不同时刻的内部微结构的二维断层重建图像,并用数字图像处理技术得到了三维重建图像;通过重建图像清晰地观测到样品在3个烧结阶段中颗粒的接触、烧结颈的形成、晶粒和气孔的长大以及气孔球化并收缩等现象,从而实现了对铝粉末烧结过程的实时和无损观测.统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率、孔隙率随着烧结时间和烧结时间对数的变化曲线,并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化,得到了烧结中期孔隙率与时间对数的线性关系,结果与现有烧结理论吻合.     

固相烧结SiC陶瓷

实验采用α-SiC,β-SiC和（1％αSiC＋99％β-SiC作为起始粉末,以B,C为添加剂,热压烧结SiC陶瓷,其烧结过程中尽管发生多型体之转的转变,但其现现形式为α-SiC的6H→4H,和β-SiC的3C→6H两种形式,尽管有大量的长柱颗粒生成,但是由于没有弱的界面结合,不能原位增强。     

Ce-Y-ZTA 复相陶瓷的微波烧结

系统研究了Ce-Y-ZTA 复相陶瓷批量试样在2. 45GHz, 功率0. 5～ 5kW 连续可调的矩形多模腔内的微波烧结过程及材料性能。实验表明: 通过合理的保温结构和工艺控制, 可实现高稳定性和重复性的微波快速烧结。相对密度达到99%TD。与常规烧结相比, 微波烧结过程只需约2小时, 致密化温度降低50～ 100℃。烧结后材料具有晶粒尺寸细小、均匀的显微结构, 弯曲强度由600M Pa 提高至670M Pa, 同时获得较高断裂韧性值。      

相场模型凝固组织模拟进展

本文对相场模型的物理本质、数值计算方法以及在凝固微观组织模拟中的应用和进展进行了综述，并指出相场模型凝固微观组织模拟的发展方向。     

低温烧结AlN陶瓷的微结构和热导率

采用CaF2，Y2O3和Li2CO3做添加剂，在低温下制备了高热导率的AlN陶瓷，通过SEM，TEM和XRD研究了AlN陶瓷在烧结过程中微结构及晶格常数的变化及其对热导率的影响。研究发现，当使用CaF2-Y2O3做添加剂时，液相对晶粒浸润性较差。不利于AlN晶格的纯化。而添加Li2O-CaF2-Y2O3的AlN陶瓷在烧结温度之前已经完成了液相的重新分布，液相与AlN晶粒之间有较好的浸润性，这促进了AlN陶瓷的致密化和AlN晶格的纯化，有利于获得较高的热导率。     

颗粒级配对固相烧结碳化硅陶瓷的影响

通过粗细碳化硅粉体的颗粒级配实现了致密固相烧结碳化硅(S-SiC)陶瓷的增强增韧, 系统研究了粗粉(~4.6 µm)加入量对烧结试样的致密化、微结构与力学特性的影响。结果表明: 当粗粉加入量不超过75wt%时, 可制备出相对密度≥98.3%的致密S-SiC陶瓷, 烧结收缩率低至14.5%;引入的粗粉颗粒产生钉扎作用, 显著抑制了S-SiC陶瓷中异常晶粒生长, 形成细小的等轴晶粒, 进而提高了S-SiC陶瓷的抗弯强度。同时, 粗粉颗粒的引入导致S-SiC陶瓷的断裂方式由穿晶断裂转变为穿晶-沿晶复合断裂, 使得S-SiC陶瓷的断裂韧性增强。对于粗粉引入量为65wt%的S-SiC陶瓷, 抗弯强度与断裂韧性分别为(440±35) MPa与(4.92±0.24) MPa•m^1/2, 相比于未添加粗粉的S-SiC陶瓷, 分别提升了14.0%与17.1%。     

反应烧结Si／SiC复相陶瓷的的高温性能

研制的Ｓｉ／ＳｉＣ复相陶瓷强度达到３００～５００ＭＰａ，随温度升高，材料高温强度和韧性显著提高，１２００℃强韧性达最大值。高温性能研究表明，这种材料具有良好的抗热震性、抗熔盐腐蚀性能和抗氧化性。通过控制硅含量和合金化处理，能够大范围调探材料高温电导性能。研究结果表明，反应烧结Ｓｉ／ＳｉＣ复相陶瓷制备工艺简单，成本低，在１３５０℃以下性能优良，是一种应用领域广泛、适于大规模工业化生产的工程陶瓷材料。     

低温烧结玻璃陶瓷复合材料的性能

采用电子陶瓷工艺制备了一系列玻璃陶瓷复合材料，对复合材料进行了X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）观察和性能测试。结果表明：复合材料的介电常数和热膨胀系数随硅灰石含量的增加而减小，显微硬度随硅灰石含量的增加而增加。随着硅灰石量的增加，复合材料烧结致密化温度移向高温。硅灰石的加入抑制了玻璃中方石英和钙硼石的析出，有利于硅灰石相的形成。当硅灰石含量为40％时所制得复合材料的性能最佳，即有高的相对密度（96％）、低的介电常数（5）、低的介电损耗（约0．2％）、低的热膨胀系数（约7．1×10^-6/℃）和低的烧结温度（950℃），有望用于基板材料。     

先进陶瓷材料固相烧结理论研究进展

系统介绍了陶瓷材料固相烧结理论的历史和研究进展,综述了用来描述烧结前期、中期和后期的烧结理论和烧结模型.目前烧结理论大多局限于烧结全程的某一阶段,且只研究某一种扩散机制起主导作用,多数理论烧结模型不能完全反映真实烧结参数,烧结单元模型的定量描述不够完善,缺乏描述烧结全程的烧结模型,且大多研究局限于基础研究,如物质的传输机制、致密化过程、气孔和晶粒生长机制.因此,建立多种扩散机制耦合作用的全期烧结模型,进一步研究烧结动力学,用计算机模拟烧结的真实条件,建立能定量描述的烧结模型,是未来烧结理论研究的方向.     

陶瓷材料微波烧结研究

陶瓷微波烧结技术是一门具有实用价值和应用前景的新颖烧结技术。它与常规烧结法相比具有：（１）改进材料的显微结构和宏观性能；（２）省时节能；（３）极高的升温速率等优点。本文对微波烧结的优点、机理、设备、工艺及发展和展望进行了分析和讨论。     

MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷烧结温度的影响

用注浆成型方法,通过加入MnO2-TiO2-MgO复相添加剂,在1300℃下获得了相对密度为95%的氧化铝陶瓷。研究了MnO2-TiO2-MgO复相添加剂对氧化铝陶瓷力学性能、显微结构的影响。通过比较在添加相同质量MnO2、MgO的情况下,添加不同质量的TiO2对氧化铝陶瓷烧结性能的影响。结果表明,该复相添加剂能有效降低氧化铝陶瓷的烧结温度,尤其Al2O3+0.5%MgO+3%MnO2+3%TiO2体系烧结效果最好,晶粒分布均匀,几乎无晶粒异常现象,平均粒径为1μm,烧结体密度达到3.78g/cm3。     

AlN陶瓷的高压烧结研究

以自蔓延高温合成的AlN粉体为原料,用六面顶压机在高压(3.1～5.0GPa)下实现了未添加烧结助剂的AlN陶瓷体的烧结.研究了烧结工艺参数对AlN烧结性能的影响.用XRD、SEM对AlN高压烧结体进行了表征.研究表明:高压烧结能够有效降低AlN陶瓷的烧结温度并缩短烧结时间,烧结体的结构致密.在5.0GPa/1300℃条件下高压烧结50min的AlN陶瓷的相对密度达94.9%.在5.0GPa/1700℃/125min条件下制备的AlN陶瓷晶格常数比其粉体减小了约0.09%.     

Cr_2O_3对氧化钙陶瓷烧结过程的影响

研究Cr2O3添加剂对氧化钙陶瓷烧结性能的影响。结果表明:Cr2O3能促进氧化钙陶瓷烧结密度和抗水化性能的提高,并且随着添加剂含量的增加,陶瓷抗水化性能不断提高;提高烧结温度,能提高陶瓷密度和抗水化性能;在烧结过程中,生成的CaCr2O4为液相,连结CaO晶粒,促进陶瓷烧结,增大了陶瓷的烧结密度,CaCr2O4包裹在CaO晶粒表面,能大幅度提高陶瓷抗水化性能。     

低温烧结细晶Y-TZP

通过在Ｙ－ＴＺＰ中加入适量的硅酸盐玻璃添加剂,使其烧结温度明显降低,并且制备出具有细晶粒、高强度的四方相氧化锆增韧陶瓷材料．分析了添加剂含量及烧结温度与材料致密度、显微结构及力学性能的关系,发现在Ｙ－ＴＺＰ材料中加入１ｗｔ％的添加剂,可以使材料在１４００℃下烧结,氧化锆晶粒尺寸约为１００～２００ｎｍ;其抗折强度可达９５０ＭＰａ．     

ZnO基压敏陶瓷烧结机理研究进展

ZnO基压敏陶瓷是应用最为广泛的压敏电阻材料。它本质上属于晶界功能特性材料,其性能与烧结过程中液相的形成、传质和物相反应等密切相关。上述烧结机理相关问题是理解ZnO基压敏陶瓷晶界功能特性形成,并进而通过对其烧结过程、显微结构的控制来调控其性能的基础。从主要液相形成元素、对显微形貌有显著控制作用的元素和其它元素影响3方面综述ZnO基压敏陶瓷烧结机理研究领域的最新进展,在此基础上概述研究进展的典型应用,并总结现存的问题,可为本领域及相关领域内研究者提供参考和借鉴。     

La2NiMnO6双钙钛矿陶瓷的等离子活化烧结

针对常压烧结La₂NiMnO₆ (简称LNMO)双钙钛矿陶瓷存在的烧结温度高、致密度低、工艺周期长等问题, 采用等离子活化烧结技术(Plasma Activated Sintering, 简称PAS)制备LNMO陶瓷, 主要研究了烧结工艺(温度、压力) 对其物相结构、显微形貌、致密度和介电性能的影响, 以期得到物相单一、结构致密、性能良好的LNMO双钙钛矿陶瓷。利用X射线衍射仪、阿基米德排水法、扫描电子显微镜、阻抗分析仪等手段, 系统测试表征了LNMO陶瓷的结构与性能。结果表明: 升高烧结温度有利于改善LNMO陶瓷的结晶性并增大晶粒尺寸, 但过高温度会导致杂相生成; 增大烧结压力对物相无明显影响, 但在一定程度上提升了致密度。确定了较适宜的PAS条件为: 烧结温度975~1000 ℃、烧结压力80 MPa, 在此条件下烧结得到的LNMO陶瓷为单一的正交结构, 致密度为92%, 具有较大的介电常数(~10 ⁶)。与常压烧结相比, 等离子活化技术集等离子体活化、压力、电阻加热为一体, 可在更低温度(降低400~500 ℃)和更短时间(缩短2~20 h)内获得较为致密的LNMO陶瓷。     

ZnO压敏陶瓷的微波烧结

对用纳米粉体制备的ZnO压敏生坯进行了微波烧结,通过XRD、SEM分析和电性能测试,与普通烧结比较,微波烧结可使ZnO压敏材料快速成瓷,显著缩短烧结时间;在相同晶粒尺寸下,微波烧结温度更低,瓷体更致密;并能获得较好电性能．微波烧结为ZnO压敏陶瓷材料制备提供了一条新的、高效节能的途径．