Fe2O3-TiO2掺杂对MgO-Al2O3-SiO2系玻璃晶化行为的影响

采用差热分析、X-ray衍射分析、扫描电镜等测试手段，研究了Fe2O3-TiO2掺杂对MgO—Al2O3-SiO2系玻璃晶化行为的影响。结果表明：Fe2O3-TiO2的加入降低了原始玻璃的晶形转变温度，促进了玻璃的晶化；通过适当的热处理，可以得到以Fe^2＋固溶堇青石相与α-堇青石相为主晶相的显微结构。     

Li2O-MgO-Al2O3-SiO2系高温低膨胀釉的制备及性能研究

以焦炉炉门堇青石衬砖的使用情况为依据,得出适合堇青石衬砖高温低膨胀釉的体系为Li2O-MgO-Al2O3-SiO2系.釉料在合理的化学组成范围内生成堇青石与β-锂辉石固溶体晶体.试验成功的研制出适用于堇青石衬砖的高温低膨胀釉,釉料在1350℃与堇青石砖共同烧成,釉层能均匀光滑的铺展在堇青石衬砖表面,它能在1200℃下使用而不融化,它的热膨胀系数为2.85×10-6,在20 ℃～1000 ℃并且还有待于进一步降低.釉与堇青石衬砖热膨胀相匹配,因此釉层经五次热震(1100 ℃,水冷)后的没有裂纹出现.XRD物相分析得出釉有堇青石与β-锂辉石固溶体晶体相生成.釉能填充堇青石衬砖表面的气孔并以自身的高致密性防止了有害物质向砖内部渗透,起保护层作用.     

MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃介电特性

以2MgO-2Al2O3-5SiO2微晶玻璃为基础成分,引入TiO2和ZnO,探讨了TiO2,ZnO及不同的热处理条件对微晶玻璃相组成、介电性能的影响.结果表明Ti4+以单体TiO2形式存在,并未取代Si4+位置,形成固溶体,随TiO2含量的增加,致密化温度升高,谐振频率温度系数τf从负变正,介电常数εr增大,Qf值减小;ZnO在堇青石微晶玻璃中,Zn2+取代Mg2+位置,形成Mg1 91Zn0 09(Al4Si5 04O18)固溶体,降低体系的自由能,促进烧结;随烧结温度升高及保温时间的延长,相组成由MgAl2Si3O10,MgAl2Si4O12转化Mg1 91Zn0.09(Al4Si5 04O18)固溶体,εr减小,Qf增大.TiO2添加量为5ω/%的MgO-Al2O3-SiO2-ZnO-H3BO3玻璃,在900℃烧结2 h,可获得较佳的介电性能εr=5.53,Qf=14 000 GHz,τf=-7×10-6/℃,是一种理想的多层片式微波器件及模块用材料.     

Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料介电性能和微观结构的影响

Al2O3具有优异的电性能和物理性能,将Al2O3作为CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料的烧结助剂,能够起到良好的助烧作用.用X-Ray,SEM,TG-DTA和介电频谱测试等方法系统研究了Al2O3含量对CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料烧结性能、介电性能和微观结构等的影响.结果表明,有适量的Al2O3添加的该体系陶瓷材料能够在低温(＜900℃)烧结.烧结体在高频下具有低介电常数和低介电损耗(ε＜5,tg＜0.0013;1MHz～1.8GHz).Al2O3含量的增加使得CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料的烧结温度发生变化,而对烧结体的介电性能影响不大.     

几种烧结助剂对堇青石相变影响的比较

利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的方法,分析了添加低熔点氧化物(氧化钙、氧化硼)和高熔点氧化物(氧化锆、氧化铈)对由氧化物粉末烧结法制备堇青石陶瓷时堇青石相变的影响.结果发现,低熔点氧化物虽然能够促进堇青石的转变,但是会导致大量玻璃相的出现,而且尖晶石相很难消除;添加氧化锆会产生锆英石相,这些新相将恶化陶瓷的热膨胀性能.而氧化铈的添加既可以促进烧结,消除中间相(石英、尖晶石),又不形成大量玻璃相,是一种非常好的烧结助剂.     

Li2O-MgO-Al2O3-SiO2系高温低膨胀釉的制备及性能研究

以焦炉炉门堇青石衬砖的使用情况为依据，得出适合堇青石衬砖高温低膨胀釉的体系为Li2O-MgO-Al2O3-SiO2系。釉料在合理的化学组成范围内生成堇青石与口．锂辉石固溶体晶体。试验成功的研制出适用于堇青石衬砖的高温低膨胀釉，釉料在1350℃与堇青石砖共同烧成，釉层能均匀光滑的铺展在堇青石衬砖表面，它能在1200℃下使用而不融化，它的热膨胀系数为2．85×10^-4，在20℃～1000℃并且还有待于进一步降低。釉与堇青石衬砖热膨胀相匹配，因此釉层经五次热震（1100℃，水冷）后的没有裂纹出现。XRD物相分析得出釉有堇青石与口．锂辉石固溶体晶体相生成。釉能填充堇青石衬砖表面的气孔并以自身的高致密性防止了有害物质向砖内部渗透，起保护层作用。     

添加P2O5及F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃形成及析晶的影响

为了研究P2O5及氟化物对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃形成及析晶的影响，采用高温熔融法制备了不同P2O5及氟化物含量的玻璃试样。结果表明：玻璃的形成范围大致为（P205％＋F％）≤10％。在氟化物的添加量较低时，试样仅发生表面析晶，析出晶体为硅灰石（CaSi03）和少量的钙长石（CaAl2Si2O8）。随着氟化物含量是增加，试样在表面和内部都析出晶体，最终形成“整体”析晶的状态。P2O5的加入抑制了表面析晶，但促进了玻璃的分相和整体析晶。同时添加P2O5及氟化物将促进晶体的整体析出和晶体的生长，P2O5加入量的提高有利于氟磷灰石（Ca5（PO4）3F）的析出，而氟化物含量的提高增加了钙长石的析出。     

Na2O含量对BaO-SrO-Nb2O5-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷微结构和性能的影响

采用熔融法制备NaO-BaO-SrO-Nb2Os-B2O3-SiO2玻璃陶瓷.借助DSC、XRD、SEM和电学性能测试研究不同含量的Na2O对其相组成、显微结构、介电性能、体积电阻率及击穿强度的影响.结果表明随着Na2O含量(摩尔分数)的增加,玻璃转变温度(Tg)和第一析晶放热峰(Tg1)温度逐渐降低,而第二析晶放热峰温度(Tg2)呈先降低后升高再降低的变化.经(800℃,3h)+(900℃,3h)热处理后,未添加Na2O的样品析出单相四方钨青铜结构的Ba0.5Sr0.5Nb2O6,而添加5%Na2O(摩尔分数)的样品变为单相Ba0.25Sr0.75Nb2O6.当Na2O为10%时,样品的主晶相仍为Ba0.25Sr0.75Nb2O6,但析出NaSr1.2Ba0.8Nb5O15和Na2Ba2Si2O7相;继续增加Na2O量到15%时,样品的晶相种类不变而衍射峰强度有所增强.样品的介电常数随Na2O含量的增加呈“N”字形变化,样品的体积电阻率和击穿强度随Na2O含量的增加而降低,未添加Na2O试样的击穿强度最大为1500kWcm,其储能密度达3J/cm3.     

TiO_2对堇青石多孔陶瓷微观结构和性能的影响

以叔丁醇为成形介质和造孔剂,二氧化钛为烧结助剂,采用凝胶注模成形和无压烧结工艺制备堇青石多孔陶瓷.研究了添加5%(体积分数,下同)二氧化钛对堇青石多孔陶瓷的气孔率、微观结构、力学性能和气孔结构的影响,并对样品的断口形貌进行观察.结果表明,在1175 ℃烧结温度条件下,与不添加二氧化钛相比,当二氧化钛含量为5%时,所得堇青石多孔陶瓷的气孔率和开口气孔率分别由76.9%和96.4%下降为72.4%和95.1%,线性收缩率从20.7%提高到22.1%,而抗压强度则由3.23 MPa提高到5.83 MPa,气孔尺寸均呈单峰分布,中位孔径由2.29 μm下降到1.62 μm.二氧化钛的加入提高了堇青石粉末的低温烧结性能,在未明显降低堇青石多孔陶瓷气孔率以及未改变其气孔结构、孔径尺寸分布的前提下,材料的力学性能得到了显著改善.     

利用滑石菱镁岩低温合成堇青石机理的研究

以滑石菱镁岩、煤矸石和滑石为原料,在较低温度(1350℃,1 h)下合成了单一相堇青石,利用DSC-TG、XRD和SEM等测试手段,研究了合成堇青石的机理.结果表明,该系统组分在1250℃之前生成莫来石、顽火辉石、镁铝尖晶石、方石英和方镁石等,在1250～1300℃生成堇青石.其中镁铝尖晶石和方石英反应合成堇青石的活化能较高、速度较慢,是影响整个合成反应温度和速度的主要因素;滑石菱镁岩中所含菱镁矿在701℃分解并转化为化学反应活性较高的方镁石,是该系统合成堇青石温度较低的主要原因;延长高温保温时间,能提高堇青石的结晶度,但由于熔剂性杂质氧化物的作用使结构中玻璃相增加,热膨胀系数呈增大趋势.     

Y2O3含量对SiO2-Al2O3-B2O3-K2O-Li2O系统微晶玻璃的析晶及性能的影响

以SiO2-Al2O3-B2O3-K2O-Li2O为玻璃组成,P2O5和ZrO2为复合成核剂,Sb2O3为澄清剂,Y2O3为添加物,通过传统熔体冷却方法制得了该系统基础玻璃.利用DSC、XRD、SEM及性能测试等手段,研究了Y2O3含量的变化对玻璃析晶行为、析出晶相种类、晶粒尺寸、晶粒分布以及微晶玻璃的力学性能的影响.研究结果表明:随着Y2O3含量的增加,玻璃的析晶峰值温度升高,且析晶峰也逐渐变宽、变钝;Y2O3的加入并不影响微晶玻璃中主晶相的组成,但对其微观结构有明显影响;当Y2O3含量低于2.0%(摩尔分数)时,微晶玻璃的抗弯强度随Y2O3含量增加而增加;当Y2O3含量为2.0%时,获得微晶玻璃的抗弯强度值最高,达到217 MPa;当2.0%≤x(Y2O3)≤2.5%时,抗弯强度反而降低;当Y2O3含量为2.5%时,获得的微晶玻璃具有良好的半透明性,并具有较好的力学性能(抗弯强度为198 MPa);与一步法热处理相比,采用两步晶化热处理有利于提高微晶玻璃的力学性能.     

ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

研究了能与可伐合金匹配封接的ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃,其膨胀系数为5.2×10-6/℃,采用该微晶玻璃的封接器件绝缘电阻可达1×1013Q·cm.通过对该微晶玻璃的差热曲线分析,确定了其热处理制度;用X射线衍射仪和扫描电镜研究了该系统的主晶相,其主晶相为ZnAl2 O4、ZnB2O4和少量的NaSiAl2O4晶体.通过控制碱金属离子进入晶格,可明显提高微晶玻璃的绝缘电阻.     

Gd2 O3 -Yb2 O3 -Y2 O3 -ZrO2 热障涂层材料的热物理性能

目的通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-Zr O2(GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%;在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。     

INTERACTION OF H 2O AND O 2 WITH INTERMETALLIC ALLOYS

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｄｕｃｅｄｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｉｓｔｈｅｍａｊｏｒｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗｄｕｃｔｉｌｉｔｙａｎｄｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｆａｉｌｕｒｅｏｆｍａｎｙｏｒｄｅｒｅｄｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃａｌｌｏｙｓｉｎａｍｂｉｅｎｔａｉｒ［１］．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｖｏｌｖｅｓｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔ…     

Thermodynamics and phase diagrams in the binary systems Na2O-SiO2, Na2O-GeO2, Na2O-B2O3, Li2O-B2O3, CaO-B2O3, SrO-B2O3, and BaO-B2O3

We applied our model to the enthalpy of mixing data of the binary systems Na₂O-SiO₂, Na₂O-GeO₂, Na₂O-B₂O₃, Li₂O-B₂O₃, CaO-B₂O₃, SrO-B₂O₃, and BaO-B₂O₃. The most stable composition in the liquid, that is where the enthalpy of mixing is most negative, is with a metal-oxygen ratio of 4 to 3, for monovalent metals (Na and Li) and 3 to 4 for divalent metals (Ba and Ca) in liquid silicates or borates. The same applies to the CaO-SiO₂, CaO-Al₂O₃, PbO-B₂O₃, PbO-SiO₂, ZnO-B₂O₃, and ZnO-SiO₂ systems. The oxygen to metal ratio, its constant value in various types of systems, reflects and describes the structure of the liquid. Using the analyzed enthalpies of mixing data and the available phase diagrams, we calculated the enthalpies of formation of the various binary compounds. The results are in excellent agreement with data in the literature that were obtained from direct solid-solid calorimetry.     

La2O3-Gd2O3-Mo secondary emission material

A new kind of materials La2O3-Gd2O3-Mo has been produced by powder metallurgy method.The composition and microstructure of the material were studied by XRD and SEM.It shows that no chemical reaction takes place among La2O3,Gd2O3,Mo and the rare earth oxides exist along molybdenum grain boundaries and in the pores.The emission property measurement results of this material show that adding rare earth oxide into molybdenum can improve the secondary emission coefficient of the emitter,and the emission property depends on the activation temperature.After La2O3-Gd2O3-Mo was activated at 1360℃,the maximum secondary emission coefficient can be high to 2.62,which has exceeded that for practical uses(2.0).     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃结构与性能的影响

利用烧结法工艺制备CaO—Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃，通过DTA、XRD、IR和SEM等分析手段，系统研究Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2-Na2O系微晶玻璃的结晶温度、晶体结构以及性能的影响。研究表明：随着Al2O3质量分数升高，初始析晶温度升高，晶体尺寸增大、析晶率升高，微晶玻璃的表观体积密度、显微硬度和抗折强度呈先增加后降低的趋势。在本实验条件下，最佳的Al2O3质量分数为11．77％。     

Behavior of Galvalume coated sheet steel at elevated temperatures in O2 and O2/H2O atmospheres

Galvalume (trademark of Bethlehem Steel Corp.) sheet steel samples were heated in pure oxygen and 97% O₂/3% H₂O atmospheres at temperatures ranging from 300 to 670°C. Time at a particular temperature was varied but did not exceed 48 hr. Above 480°C, the Galvalume coating became rapidly alloyed with iron to form Al₁₃Fe₄, and zinc was lost by vaporization. The Zn content dropped to about 15 wt%. The time required to fully alloy the overlay at 490°C was less than 4 hr. Below 480°C, only minor microstructural changes occurred, and coating integrity was maintained. No differences in behavior were observed by the addition of 3% water vapor to the gas stream.     

Evaporation of Cr2O3 in Atmospheres Containing H2O

Stainless steels in atmospheres containing H₂O form a Cr₂O₃ scale in the early stage of oxidation. However, the Cr₂O₃ scale gradually degrades with time. In order to determine the effect of H₂O on the deterioration of a Cr₂O₃ scale, the evaporation behavior of Cr₂O₃ in N₂–O₂–H₂O atmospheres was investigated. The rate of mass loss in an N₂–O₂–H₂O atmosphere was found to be one order of magnitude higher than the rates in N₂–O₂ and N₂–H₂O atmospheres, indicating that deterioration of the Cr₂O₃ scale is likely to occur in mixed atmospheres of oxygen and water vapor. Volatilization of Cr₂O₃ is probably based on the following reactions: 1/2Cr₂O₃(s)+3/4O₂(g)+H₂O(g)=CrO₂(OH)₂(g). However, it is also speculated that the reaction, Cr₂O₃(s)+2/3O₂(g)=2CrO₃(g), affects the evaporation of Cr₂O₃ at temperatures higher than 1323 K. The evaporation rate of Cr₂O₃ is roughly comparable to the growth rate of the Cr₂O₃ scale. Therefore, a Cr₂O₃ scale can be degraded by the evaporation of Cr₂O₃.     

掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料研究

将MgO以MgAl2O4的形式掺杂到Al2O3中,研究MgAl2O4的掺杂量及其在不同烧结工艺条件下,对Al2O3陶瓷烧结性能和显微结构的影响.结果显示在氧化气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能较掺杂MgO的Al2O3陶瓷差.而在氢气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能优于掺杂MgO的Al2O3陶瓷,Al2O3陶瓷的相对密度可达99.1%,但晶粒尺寸分布不均匀,在3 μm～7 μm之间.当采用先在氧化气氛1 450℃下一次烧结后,再在氢气氛1 640℃下进行二次烧结时,发现不仅可以获得致密掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料,而且还可以制备出存在大量长柱状晶粒的Al2O3陶瓷.