微波烧结制备Y_(1.8)La_(0.2)O_3透明陶瓷

以Y2O3(4N)和La2O3(3N)为原料,采用化学共沉淀方法制备Y1.8La0.2O3粉体,粉体压制后氢气氛下分别采用常规烧结和微波烧结制备Y1.8La0.2O3透明陶瓷。结果表明:900℃煅烧2 h制备的粉体近似球形,粒径约40~60 nm,采用氢气氛下1450℃微波烧结30 min下,可以获得致密性较高、晶粒细小、韧性好、透光率较高的Y1.8La0.2O3透明陶瓷。与常规气氛烧结相比,微波气氛烧结温度明显降低,时间显著减少,且晶粒更细小,其断裂形式由常规烧结时的沿晶断裂逐步过渡到穿晶断裂。     

Y2O3-MgO纳米复相红外透明陶瓷制备及其性能研究

以商用Y2O3、MgO纳米粉体为原料,通过球磨混合方法制备了不同Y2O3/MgO配比的Y2O3-MgO纳米复合粉体,使用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱等表征手段对制备粉体的晶体结构、形貌、成分以及均匀性进行了表征。然后采用热压烧结方法制备Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷,使用红外光谱仪、维氏硬度计等测试设备对复相透明陶瓷的光学和力学性能进行了分析。重点研究了粉体配比、热压温度、保温和保压时间等关键制备参数对Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷晶粒尺度、致密化程度、光学及力学性能的影响。并通过调控粉体制备工艺和热压烧结工艺,制备出了红外透过率达到~80%的Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷。同时在Y2O3:Mg0=1:1时,该复相陶瓷的硬度达到了12.3 GPa。     

ZrB2在Al2O3-ZrB2复相陶瓷中的增韧性能

常压烧结制备了Al2O3和20wt%ZrB2/Al2O3复合陶瓷,用XRD和金相显微镜、SEM分析了其相组成、微观结构、断裂形貌,并用压痕法计算了陶瓷的断裂韧性。结果表明：Al2O3陶瓷自1500℃开始其相对密度超过99%,维氏硬度达到1897HV,断裂韧性为5.2?.3MNm-3/2;20wt%ZrB2/Al2O3复合陶瓷在1450℃时相对密度超过98%,维氏硬度达到1807HV,断裂韧性为6.7?.2MNm-3/2。微观形貌观察表明,ZrB2/Al2O3复合陶瓷韧性的增加是由于弥散分布的ZrB2在Al2O3陶瓷基体中起到遏制裂纹扩展和钉扎双重作用的结果。     

烧结助剂Y2O3和Pr6O11对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响

采用高分子网络法制备混合纳米粉体,研究稀土氧化物Y2O3和Pr6O11加入量对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响。采用阿基米德方法测定样品的体积密度,利用激光脉冲法测量试样的热扩散率并计算得出热导率。结果表明:两种添加剂都可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度,提高Al2O3陶瓷的热导率,其中Y2O3的促进作用较强;当保温时间相同、烧结温度为1 500~1 650℃时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率都随烧结温度的升高而增大;当烧结温度相同、保温时间为30~120 min时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率也随保温时间的延长而增大。     

La_2O_3对WC-MgO复合材料组织和力学性能的影响

以高能球磨法制备的WC-MgO复合粉末为原料,研究稀土氧化物(La2O3)添加量对WC-MgO复合粉末热压烧结块体的组织和力学性能的影响,采用XRD、SEM和SPM对复合材料的结构特征进行表征,并讨论稀土氧化物(La2O3)对颗粒增韧复合材料热压烧结成形的影响。结果表明:La2O3的加入量为0.1%(质量分数),可抑制烧结过程中出现的脱碳现象、细化烧结组织,提高增韧颗粒分散均匀性和改善颗粒/基体界面形貌,使成形致密度达理论密度的98.56%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.02GPa与12.38MPa·m1/2;而添加过量La2O3(≥0.25%,质量分数),导致复合材料的成形性能降低。     

稀土La_2O_3对Y_2O_3-ZrO_2烧结行为和力学性能的影响

在Y2O3-Zr O2中加入不同含量(0.3wt%、0.5wt%、1.2wt%)的稀土La2O3,考察La2O3-Y2O3-Zr O2陶瓷在不同温度下的烧结行为和室温力学性能。结果表明:适量的La2O3促进了Y2O3-Zr O2陶瓷的烧结。随烧结温度的升高,La2O3-Y2O3-Zr O2烧结体的致密度和力学性能增加。La2O3含量为0.3wt%时,La2O3-Zr O2烧结体致密度和力学性能最大。与Y2O3-Zr O2相比,0.3wt%La2O3-Y2O3-Zr O2陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性分别提高了200%、100%和50%。力学性能的改善归因于La2O3的活化烧结、晶粒细化和弥散强化作用。     

热压烧结燃烧合成Ti3AlC2粉体的研究

以燃烧合成Ti3AlC2粉体为原料，研究了不同热压温度下Ti3AlC2粉体的热压烧结过程。实验结果表明，热压烧结Ti3AlC2粉体可得到Ti3AlC2致密块体陶瓷，Ti3AlC2粉体的热压烧结活性比直接使用Ti、Al（或Al4C3）和C为原料热压烧结的活性高，热压烧结温度以1400-1500℃之间为佳：烧结温度为1450℃，压力25MPa，Ar保护，保温2h的条件下，烧结Ti3AlC2粉体可得理论相对密度为99．05％，维氏硬度2．8GPa，抗弯强度426．02MPa，断裂韧性10．08MPa·m^1/2的烧结块体；烧结样品的密度和断裂韧性随烧结温度升高而增大，抗弯强度在高于1400℃时随热压温度升高而降低。     

Y2O3和La2O3对B4C基陶瓷烧结致密化及其结构和性能的影响

以Al2O3、La2O3、Y2O3和活性碳为烧结助剂,以B4C为基体,采用真空热压烧结技术制备B4C基陶瓷,研究了稀土氧化物对B4C基陶瓷微观结构和性能的影响.结果表明,添加稀土氧化物的试样在1 850 ℃烧结即可得到晶粒排列紧密、性能较佳的B4C基陶瓷.在未添加稀土氧化物的试样中,由于反应生成的新相Al8B4C7较少,烧结不充分,因此试样的性能较低.在添加La2O3的试样中,由于烧结比较充分, 烧结体中的新相LaAlO3含量较大,显微组织较理想,因此性能较佳.在添加Y2O3的试样中,残留的Al2O3和C的量很少,生成的Y3Al5O12也较少,因此性能介于前两者之间.     

Y2O3对反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷组织和性能的影响

以低压铸造用升液管为研究目的,以Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为主料,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷。研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si。Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5%Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88%,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa。     

烧结温度对WC-Al2O3复合材料显微组织和力学性能的影响

以高能球磨法制备的WC与无定形Al2O3复合粉末为原料,研究烧结温度对WC-Al2O3复合材料组织和力学性能的影响,采用XRD和SEM对粉末及烧结试样的结构特征进行表征.结果表明:烧结温度为1640℃保温90 min时,材料致密度达98.77％,此温度下材料的粒径异常长大,WC达到4.35 μm,Al2O3达到3.47 μm;烧结温度为1540℃保温90 min后烧结试样密度达到97.98％,维氏硬度和断裂韧性分别为18.65GPa、10.43MPa.m1/2.     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

包裹Yb_2O_3的ZrB_2-SiC复合材料无压烧结

采用沉淀法制备了表面包裹Yb_2O_3的ZrB_2-SiC-Yb_2O_3复合粉体(不同含量的Yb_2O_3作为烧结助剂),并在1900℃无压烧结制备了ZrB_2-SiC-Yb_2O_3复合材料.研究Yb_2O_3添加量对复合材料致密化和性能的影响.结果表明,Yb_2O_3的添加在促进ZrB_2-SiC烧结致密的同时,也提高了ZrB2-SiC复合材料的力学性能.添加10% Yb_2O_3(质量分数, 下同)的ZrB_2-SiC复合材料的相对密度为89%,抗弯曲强度为158 MPa,断裂韧性为2.95 MPa·m~(1/2).     

La_2O_3掺杂对二硅酸锂微晶玻璃析晶行为和力学性能的影响

以P_2O_5 和 ZrO_2 为复合成核剂,Sb_2O_3为澄清剂,通过传统熔体冷却法制得掺稀土La_2O_3的SiO_2-Li_2O-K_2O- B_2O_3系统基础玻璃.利用DSC、XRD、SEM和力学性能测试等方法研究La_2O_3含量对玻璃析晶行为、析出晶相种类及微晶玻璃力学性能的影响.结果表明:La_2O_3含量对基础玻璃的第一析晶峰对应的温度影响较大,对第二析晶峰对应的温度影响不明显;当La_2O_3的含量小于0.40%(摩尔分数)时,La_2O_3的引入不改变微晶玻璃主晶相类型;当La_2O_3含量增加到0.80%时,La_2O_3直接参与晶相组成,析出LaPO_4晶相;同时,La_2O_3的引入提高了二硅酸锂晶相的析出温度;当La_2O_3含量为0.40%时,微晶玻璃的抗弯强度和弹性模量达到最高值,分别为328 MPa和143 GPa;当La_2O_3含量小于0.40%和大于1.20%时,微晶玻璃的断裂韧性随La_2O_3的增加变化较小;当La_2O_3含量为0.40%～1.20%时,微晶玻璃的断裂韧性随La_2O_3含量的增加而大幅度增加,最大断裂韧性达到3.34 MPa·m~(1/2).     

In situ synthesis and phase analysis of low density O''-sialon-based multiphase ceramics

In situ formed low density O'-sialon-based multiphase ceramics were prepared by liquid-phase sintering method at 1400°C with Si3N4, SiO2 and Al2O3 as raw materials.Crystalline phases were identified by X-ray diffraction(XRD).The quantitative phase analysis was finished by matrix-flushing method and the substitution parameter x value of O'-sialon was estimated.The effects of sintering additives on the phase composition of the material were studied.The results show that, when using Y2O3 alone, Al6Si2O13 phase...     

稀土Lu_2O_3增强氮化硅陶瓷的结构与性能

以稀土氧化物Lu_2O_3作为单一添加剂,研究在热处理过程中,稀土氧化物对氮化硅在粉体状态下相变的影响.指出氮化硅粉体的α→β相变率与稀土氧化物的添加量、粉体的热处理温度之间的关系.发现热处理温度在1650 ℃以下时,氮化硅粉体的相变率随着添加剂含量的异常变化.以上述制备的β-氮化硅晶种,在不进行化学处理的情况下直接用于氮化硅陶瓷的增韧,使得所制备的氮化硅陶瓷在保持原有的室温强度基本不变的情况下,断裂韧性得到大幅度提高.在此体系中研究了β-氮化硅晶种的增韧效果及机制.分析了晶粒尺寸及其分布与氮化硅陶瓷性能及显微结构之间的关系.研究表明:以Lu_2O_3为单一添加剂的自增韧氮化硅陶瓷,晶种的加入使材料在保持强度的同时,断裂韧性提高了10%～20%.     

陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能(英文)

采用添加剂热压烧结制备了短纤维增韧氮化硅基复合材料,并对材料的力学性能和微观结构进行了分析和讨论.结果表明:Y_2O_3-La_2O_3添加剂促进了α-Si_3N_4→β-Si_3N_4的相转变,这个体系经过1800 ℃的热压烧结后,其中的碳纤维产生退化.而经过1600 ℃热压烧结的含LiF-MgO-SiO_2添加剂的体系中,纤维保持完好,晶粒没有发生相转变.两个体系的复合材料的断裂韧性值均高于氮化硅基体的值,其提高幅度均接近20%,这归因于纤维拉拔、裂纹偏转和界面松解机制.     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.     

La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为

通过自蔓延高温合成了稀土协同Mo5Si3复合强韧化MoSi2的复合粉末,研究了La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的室温力学性能和高温氧化特性。结果表明:与纯MoSi2相比,稀土和Mo5Si3细化了材料的晶粒,提高材料的室温弯曲强度和断裂韧性,其强化机制为细晶强化,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转、裂纹分支和微桥接;当Mo5Si3含量不超过30%(摩尔分数)时,随着Mo5Si3含量的增加,材料的抗氧化性能降低,而RE-40%Mo5Si3/MoSi2(摩尔分数)复合材料出现粉化现象;RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性的降低,主要是由于Mo5Si3较差的抗氧化性、材料致密度的降低以及晶粒细化的结果;0.8%稀土(质量分数)协同5%Mo5Si3(摩尔分数)的RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料具有较好的综合力学性能和高温抗氧化特性。     

DISSOLUTION OF La IN KCI-NaCl AND LaCl_3-KCl-NaCl MELTS

Dissolutionof La in KCl-NaCl and LaCl_3-KCl-NaCl melts has been investigated by meansof a transparent cell,cyclic voltammetry and EHMO of quantum chemistry.It is shown thatthe La dissolved in KCl-NaCl melt exists in a metallic state,the La dissolved inLaCl_3-KCl-NaCl melt can be ionized into La~(2+) as a result of reaction with La~(3+),furthermore,the La~(2+) reacts with La~(3+) forming atom cluster La_m~(n+) which is a stable state inthe melt.     

Mechanical properties improvement related to the isothermal holding time in Si3N4 ceramics sintered with an alternative additive

In the present work, the influence of the isothermal holding time on the physical (relative density and mass loss), chemical (α–β transformation and intergranular phase crystallization) and mechanical (hardness and fracture toughness) properties of Si₃N₄ ceramics with Al₂O₃ and CTR₂O₃ as additives has been studied. CTR₂O₃ is a natural rare earth oxide mixture, produced at DEMAR-FAENQUIL from the mineral xenotime, consisting mainly of Y₂O₃, Yb₂O₃, Er₂O₃ and Dy₂O₃. The increase in hardness and fracture toughness with increasing duration of isothermal sintering is discussed in regard of densification, α–β Si₃N₄ phase transformation and microstructure. The microstructural variations were decisive for the increase of fracture toughness, because larger grains (>4 μm) with higher aspect ratios (>6) developed during increased sinter periods, enhancing crack deflection and crack-bridging mechanism. In this way longer isothermal holding times contribute to the improvement of the physical and mechanical properties of silicon nitride based ceramics.