Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的晶粒生长研究

研究了Al2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶粒生长规律的影响,应用晶粒生长动力学方程确定了晶粒生长的动力学指数和激活能.实验结果表明,对于Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷,其晶粒生长的动力学指数n等于4,激活能Q等于(400±26)kJ/mol.Al2O3掺杂ZnO压敏瓷的晶粒生长机理是ZnAl2O3尖晶石颗粒在ZnO压敏瓷晶粒边界钉扎过程中Al3+和O2-通过ZnAl2O4尖晶石的扩散.     

复合相基体上制备的beta-氧化铝膜及其特性

研究了在α—Al2O3及其与尖晶石复合的陶瓷基体上多晶Na-beta-Al2O3膜的形成过程及其特性。结果表明，在单相α—Al2O3基体上形成的beta-Al2O3膜呈现不均匀的显微结构，异常长大的晶粒尺寸达到15μm。在复合相基体上制备的Na-beta-Al2O3膜晶粒尺寸得到了有效的控制，当其中相应的MgO含量为3wt％时，Na-beta-Al2O3的晶粒异常生长被完全抑制，最大晶粒尺寸仅2—3μm。动力学分析表明，复合基体表面Na-beta-Al2O3(Li，Mg)的形成过程中，Li的扩散和α-Al2O3→尖晶石的结构重排同时控制膜的生长过程。所制备的beta—Al2O3膜的钠离子导电性与beta-Al2O3陶瓷体相似，并取决于其中β-Al2O3和β“-Al2O3相的相对含量以及过剩MgAl2O4的含量。     

纳米Al/Al2O3复合材料的热稳定性机理

通过对纳米Al/Al2O3复合材料微观结构的研究，揭示了这种材料热稳定性的特点，在550℃以下，完整的Al2O3的外壳限制了Al的传输，从而保持了原来的晶粒形态和尺寸。在570～650℃的温度范围内，弥散分布的Al2O3碎片通过钉扎晶界抑制了Al晶粒的长大，即使在660℃，Al晶粒熔化后，弥散的Al2O3碎片仍可在冷凝过程中有效地抑制Al晶粒的长大。     

细晶氧化铝陶瓷的烧结和力学性能研究

以30 nm、150 nm、1μm的Al2O3粉为原材料,用两步法和常规烧结法得到了一系列晶粒尺寸不同的致密的氧化铝陶瓷,并对不同晶粒尺寸的Al2O3陶瓷的微观结构、密度和抗弯强度等方面进行研究.结果表明:用两步法烧结得到的Al2O3陶瓷的晶粒尺寸小于用常规烧结法得到的,而且,随着晶粒尺寸减小,晶粒形状由板状变成了球形,抗弯强度逐渐增加.     

Al2O3透明陶瓷显微结构的研究

采用高纯Al2O3(＞99.9%)粉末为原料,用无压烧结工艺制备Al2O3透明陶瓷.研究了添加剂Y2O3、烧结温度、保温时间等对Al2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响.实验结果表明,适量的Y2O3能够抑制Al2O3晶粒的生长,改善烧结性能,但添加量过多会使Al2O3陶瓷气孔略有增加.在1800℃烧结的样品密度接近理论密度,具有较好的光学性能.延长保温时间能够使晶粒长大的同时有效排除晶界处少量气孔.     

Al2O3基复合材料中纳米SiC对微观结构的影响

本文从烧结温度、基体晶粒大小、断裂方式、SiC在基体中的分布等几个方面研究了纳米SiC颗粒的加入对Al2O3微观结构的影响．用非均相沉淀工艺制备的纳米SiC-Al2O3复合粉体，具有Al2O3颗粒包裹纳米SiC的特点，提高了烧结温度，明显使Al2O3晶粒变小，并且抑制晶粒异常长大，试样的断裂方式从以沿晶断裂为主转变到以穿晶断裂为主．SiC在Al2O3中分布均匀，大部分位于晶粒内，少部分位于晶界上．这种微观结构有利于力学性能的提高．     

Al2O3异质复合对TiO2纳米晶晶型转变和晶粒生长的影响

以Al2O3为异质相，采用液相共沉淀法，考察了异质相的复合及复合量对TiO2纳米晶晶型转化、晶粒生长及紫外-可见光吸收性能的影响，同时对其复合结构进行了初步解析．结果表明：TiO2晶经Al2O3复合后，其相变过程和晶粒生长均得到显著的抑制，900℃仍完全是锐钛矿结构，950-1050℃之间为良好的混晶结构；950℃晶粒呈球形，粒径平均在20—30nm左右，分散均匀，其紫外-可见光吸收特性较700℃纯TiO2晶有较大的提高．     

煅烧温度对α-Al_2O_3晶粒尺寸的影响

研究两种Al(OH)3原料在不同煅烧温度和不同保温时间进行煅烧,所得产品α-Al2O3晶粒尺寸的变化情况,及硼类、氟类和氟镁类矿化剂对α-Al2O3晶粒尺寸的影响。结果表明:煅烧温度在1400℃以下时,产品主要是由小于1μm的晶粒组成,而且在1400℃以下煅烧时,延长保温时间有利于α-Al2O3晶粒度的生长;煅烧温度在1500℃以上时对晶粒度基本没有影响。硼类和氟类矿化剂都有利于α-Al2O3晶粒的长大。     

基于Monte Carlo方法对陶瓷微观结构演化的模拟

从晶粒生长概率、晶粒取向数的选择方法、晶粒和气孔的生长速度控制等方面改进了Monte Cario方法.根据晶粒生长机理模拟了在不同烧结温度、烧结时间条件下陶瓷微观结构的演化过程,并通对纳米Al2O3陶瓷在不同温度、不同时间条件下的烧结试验研究证明了模拟结果与试验结果相吻合.采用的Monte Carlo方法可以准确、快速地预测陶瓷烧结时微观结构的演化.     

陶瓷材料的超塑性

虽然陶瓷材料在本质上是一种脆性材料；然而研究已表明细晶陶瓷材料具有超塑性，在高温下能产生很大的拉伸形变．本文综述了超塑性的特征和Y2O3稳定四方ZrO2多晶体这种典型的超塑性陶瓷材料的形变机理，形变特征以及动态晶粒生长、玻璃相和产生孔穴对其超塑性形变的影响，此外，还总结了其他陶瓷材料，包括Al2O3、Al2O3－Y2O3稳定四方ZrO2、纳米陶瓷和玻璃陶瓷的超塑性行为和特征．     

Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的液相烧结及显微结构

通过在Y-TZP／Al2O3复相陶瓷材料中加入一定的添加剂，可以使其在较低的温度下进行液相烧结，使材料的烧结温度大幅度降低．由于液相的存在，氧化锆晶粒较细，而氧化铝晶粒可以借助液相发育成长柱状，这种形状的晶粒有利于陶瓷材料的力学性能，复相材料仍然保持较高的强度和断裂韧性．     

纳米Fe3O4及Fe3O4-SrFe12O19吸波复合材料的制备及性能

采用共沉淀法成功制备出具有超顺磁性的纳米Fe₃O₄, 并将Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉复合制成复合吸波材料Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉, 利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(PNA)对产物的物相、显微结构、磁性能和吸波性能进行了表征与分析。结果表明, 当Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉质量比为1∶0.3时, Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉饱和磁化强度为11.1 emu·g^-1, 矫顽力0.86 Oe, 剩余磁化强度0.08 emu·g^-1, 其吸波性能最佳, 最大吸收峰值为-17.7 dB,-5 dB频宽为1.3 GHz, 较Fe₃O₄和 SrFe₁₂O₁₉的最大吸收峰值分别提高247%和185%, 频带分别拓宽1.12 GHz和0.40 GHz。     

Al2O3—TiC—Co与Al2O3—TiC陶瓷冲蚀磨损行为的比较研究

通过特殊的化学处理方法，完成了对Ａｌ２Ｏ３及ＴｉＣ陶瓷粉末的钴包覆，将包覆后的两种粉安７０ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３－Ｃｏ和３０ｗｔ％ＴｉＣ－Ｃｏ的比例混合烧结出硬度和韧性都较理想的Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ（ＡＴＣ）精细陶瓷，通过ＳＥＭ观察研究其冲饥蚀磨损行为，并对ＡＴ３０（７０ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３－３０ｗｔ％ＴｉＣ）和ＡＴＣ陶瓷的冲蚀行为机制进行了比较研究，与ＡＴ３０陶瓷相比，ＡＴＣ陶瓷良好的综合力学性能和细     

Ho掺杂对Bi4-xHoxTi3O12陶瓷结构与铁电性能的影响

以Ho为掺杂元素,采用热压烧结方法制备Bi4-xHoxTi3O12陶瓷,重点研究了Ho掺杂量对其物相组成、致密度、微观结构和铁电性能的影响.首先以Bi2O3、TiO2和Ho2O3微粉为原料,利用固相反应在900℃合成出主晶相为Bi4Ti3O12的Bi4-xHoxTi3O12(x=0～0.8)粉体;然后,将合成粉体在850℃、30 MPa条件下热压烧结,当Ho掺杂量x=0～0.4得到了物相单一、整体致密(>99%)的Bi4-xHoxTi3O12陶瓷.随Ho掺杂量的增加,Bi4-xHoxTi3O12陶瓷的剩余极化强度呈现先增大后减小的趋势,主要与氧空位浓度和不同掺杂浓度引起的掺杂位置的不同有关.在Ho掺杂量x=0.4时,其剩余极化强度最大(2Pr=13.92μC/cm2),远大于未掺杂的Bi4Ti3O12陶瓷,说明适量Ho掺杂能有效改善其铁电性能.     

丙烯酸-丙烯酸酯共聚物对钛酸铋水悬浮液性质的影响

研究了丙烯酸－丙烯酸酯共聚物对钛酸铋（Bi4Ti3O12)悬浮液表面化学性质及流变性的影响。结果表明，共聚物的加入使Bi4Ti3O12的等电点向低pH值方向偏移。共聚物在粉体表面的吸附属于物理吸附，其含量的变化可以引起共聚物在粉体表面吸附构型的变化，当共聚物含量＞1．5wt%时，部分高分子脱附。共聚物的加入可以显著改善悬浮液的稳定性，在低共聚物含量和高共聚物含量均可制备稳定的悬浮液，共聚物含量≤1．5wt%时，浆料的稳定通过静电位阻稳定机理来实现，共聚物含量≥2.0wt%时，可能通过空位稳定机理来实现。     

SHS火焰喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层机理

采用SHS反应火焰喷涂工艺,以氧-乙炔火焰为辅助能源,引发Al与CuO间的高能自蔓延反应,在钢基表面制备了Al₂O₃-Al₂Cu₃复相陶瓷涂层。对经淬熄实验获取的飞行粒子的形态进行了观察,对涂层进行了物相与组织结构分析。针对喷涂条件下Al-CuO团聚体自蔓延反应的能量状态和喷涂粉体特定的物理与几何特征,提出了SHS反应喷涂的基本过程:各团聚颗粒构成独立的微小反应单元,经历反应孕育、飞行燃烧、碰撞、结构转变与凝固4个阶段形成目标涂层。围绕这一基本过程详细讨论了其中的反应机理、结构形成与凝固行为、组织形态及其成因以及各个阶段的控制因素。     

Y2O3添加对MA-CA2-CA6复合材料烧结行为的影响

为适应材料轻量化的发展需要,在1 400~1 600℃条件下制备了MA-CA_2-CA_6复合材料,并考察了添加Y_2O_3对该复合材料烧结行为的影响。结果表明,添加的Y_2O_3固溶入了CA_6、MA相中,Y~(3+)通过取代Ca~(2+)、Mg~(2+)有效地促进了MA晶粒的提前长大,抑制了CA_6晶粒的异常长大;另一方面,添加过量的Y_2O_3与体系中的Al_2O_3反应生成Y_3Al_5O_(12)新相,使得CA_6相的生成量减少,同时由于MA相提前长大限制了CA_6相的生长空间,进一步促进了CA_6晶粒形貌由片状向等轴状趋势发展。以上因素共同作用,促进了MA-CA_2-CA_6复合材料的烧结行为。当Y_2O_3的添加量为2%时,经1 600℃保温2h烧成后,试样的显气孔率由19.2%下降至4.8%,体积密度由2.78g/cm~3上升至3.24g/cm~3,制得的MA-CA_2-CA_6复合材料中MA、CA_2、CA_6及少量Y_3Al_5O_(12)晶相呈现交织分布,显微结构致密,力学性能得到改善。     

Al2O3/(纳米)Fe3Al复合材料位错形貌的TEM观测

利用TEM对Fe₃Al/Al₂O₃复合材料的位错形貌进行了观测分析,观察到Fe₃Al/Al₂O₃中丰富的位错组态。根据透射电镜观察,引入Fe₃Al后,Al₂O₃晶内产生大量位错,位错多产生于Fe₃Al于Al₂O₃相界面附近,亚界面的形成使基体晶粒再细化,使强度提高。在Fe₃Al中观察到超点阵位错,对材料起到"有序强化"作用。     

(SiC,TiB2)/B4C复合材料的烧结机理

研究了在热压条件下制备 (SiC, TiB₂)/ B₄C复合材料的烧结机理。认为烧结助剂的加入使本体系成为液相烧结,同时粉料的微细颗粒对复合材料的烧结致密也有重要贡献。分析和测量了制取的复合材料的相组成、显微结构和力学性能。结果表明,采用B₄C与Si₃N₄和少量SiC、TiC为原料,Al₂O₃＋Y₂O₃为烧结助剂,在烧结温度1800~1880℃,压力30 MPa的热压条件下烧结反应生成了SiC、TiB₂和少量的BN,制取了(SiC, TiB₂)/B₄C复合材料。所形成的晶体显微结构为层片状。制得的试样的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别可达HRA88.6、540 MPa和5.6 MPa·m1/2。