低温环境下结构陶瓷的相变、断裂机理与性能的研究进展

低温技术的不断发展使其应用于越来越多的领域中, 例如航空航天、超导、核聚变等。在一些低温工程领域中, 结构陶瓷有着其他材料不可替代的应用前景。本文综述了低温极端环境下几种典型结构陶瓷材料的国内外研究现状与进展, 包括氧化锆基结构陶瓷在低温下的相变机理与性能、氧化铝陶瓷的低温性能以及氮化硅、碳化硅等非氧化物陶瓷在低温下的基础力学性能及断裂机理。     

陶瓷注射成型用PVB树脂基粘结剂研究

本文研究了应用于陶瓷注射成形技术的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)基粘结剂体系,它主要包括PVB、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、润滑剂和偶联剂.该粘结剂体系与Al2O3粉末有较强的相互作用,可以制备混炼均匀和高固含量的Al2O3陶瓷注射料,并且注射料具有高的生坯强度和良好的注射成形性.根据该粘结剂体系的TGA曲线,可以选择合适的热脱脂程序,经热脱脂和烧结得到结构致密的陶瓷制件.     

水溶性聚合物对液相法合成纳米氧化锌的影响

以[Zn(OH)_4]~(2-)为前驱体溶液,利用聚合物和表面活性剂的共同作用来控制纳米晶的生长,化学液相法合成了纳米ZnO 单晶.借助于X-射线衍射仪、透射电镜、紫外可见光谱分析仪等手段表征和探讨了氧化锌纳米晶的物相组成、显微结构和谱学特征.并讨论了反应时间、反应温度、反应物配比等因素对产物形态的影响以及水溶性聚合物和表面活性剂的添加对无机粒子的成核和晶体生长的影响.结果表明,所得产物物相为球形结构的颗粒状纳米氧化锌,直径约为50 nm,粒径分布均匀,样品在200～300 nm可见光区域内有强的紫外吸收峰.     

陶瓷注射成型水脱脂中脱脂温度和坯体结构对扩散传质的影响

测定了不同温度下的水脱脂速率随时间的变化,根据改进的动力学返程计算得到了不同阶段的表观扩散系数.随着脱脂深度的增大,水脱脂从溶解控制阶段转变为扩散控制阶段,表观扩散系数降低.测定了不同几何尺寸坯体脱脂率随时间的变化,得到统一的动力学方程.根据表观扩散系数和工艺参数之间的关系,定性预测了陶瓷分体固相含量、水溶性组分含量以及有机粘结剂分子量对水脱脂能力的影响.     

液相前驱体浸渗技术调控陶瓷材料组成和特性的研究进展

液相前驱体浸渗是一种能够引入含量和分布可控的外来组元的工艺. 本文综述了浸渗技术的研究情况, 着重从传质机理研究使用的坯体和前驱体的种类与特性方面, 分析了该工艺的特点, 揭示了如何通过控制浸渗工艺参数实现对最终材料成份与性能的调控. 已有的研究表明, 作为一种普适性的方法, 浸渗工艺有望推广到其它材料体系中去, 而且在实现块体均匀少量掺杂、表面强化、梯度与功能材料的制备方面具有独特的优势及发展前景.     

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

碳化硅陶瓷材料具有良好的耐磨性、导热性、抗氧化性及优异的高温力学性能,被广泛应用于能源环保、化工机械、半导体、国防军工等领域.然而,由于碳化硅为强共价键化合物,且具有低的扩散系数,导致其在制备过程中的主要问题之一是烧结致密化困难.因此,大量研究工作通过烧结技术的研究与烧结助剂的选择和优化等手段促进碳化硅致密化过程,降低烧结温度,细化晶粒,改善碳化硅陶瓷材料的各项性能.本文基于对碳化硅材料烧结行为、显微结构以及力学性能的认识,综述了碳化硅烧结工艺的发展及烧结助剂的选择标准,同时分析和介绍了碳化硅陶瓷材料在传统工业与现代科技领域的应用现状.     

Ce-Y(Ca)-TZP陶瓷及Ce-TZP/Al2O3复相陶瓷的研究与应用进展

氧化铈稳定的四方氧化锆多晶陶瓷(Ce-TZP)具有良好的抗低温老化性和很高的断裂韧性(K_IC>20 MPa·m^1/2),但是弯曲强度较低(500 MPa左右)。如何在保留Ce-TZP陶瓷的抗低温老化性和高断裂韧性的同时,提高其强度,是本领域研究人员共同关心的问题。大量研究表明,通过添加其他固溶离子(如Y³⁺)达到共稳定效果和引入第二相(如Al₂O₃)获得细晶Ce-TZP基的复相陶瓷,可以显著提高材料的断裂强度,综合改善其力学性能。本文对CeO₂与其他氧化物共稳定的ZrO₂陶瓷及Ce-TZP/Al₂O₃复相陶瓷的研究进展进行了综述,并以义齿种植和增材制造为例介绍了其应用现状。     

丙烯酸锌自抛光无铜防污涂料的制备与性能研究

采用两步法制备了丙烯酸锌自抛光树脂,通过红外光谱、凝胶渗透色谱对自抛光树脂的结构及相对分子质量进行表征,确定了接枝反应的发生,所合成树脂数均相对分子质量控制在 17 400左右;通过差示扫描量热仪、原子吸收光谱仪测试了树脂的 T_g和锌含量,树脂 Tg控制在 35 ℃左右,树脂锌含量在接枝反应 8h基本稳定。以所合成的自抛光树脂为基料制备了无铜防污涂料,并对无铜防污涂料的性能进行了分析。结果表明：该无铜防污涂料经过耐干湿交替实验,漆膜无起泡、无开裂、无脱落;配套涂层剪切强度可达 2. 55 MPa,耐剥离性能良好;在厦门大漓浦屿经过 3a浅海浸泡实验,漆膜表面无任何污损生物附着,防污性能良好。     

酶催化明胶原位凝固成型陶瓷坯体的研究上

采用天然高分子凝胶进行陶瓷原位凝固成型具有有机物加入量少、无毒等优点.本文讨论了一种新的凝胶化工艺用以成型陶瓷坯体,其原理是利用尿素作为氢键阻断剂,阻止热明胶溶液冷却时的凝胶化转变.待球磨、真空除泡等工艺操作完成后,再加入尿酶使尿素分解,明胶大分子重新获得氢键结合能力,在室温下完成凝胶化转变,形成网络结构,实现原位凝固成型.该成型方法可获得表面光洁,内部均匀的陶瓷坯体.     

陶瓷注射成型脱脂过程研究

脱脂是陶瓷注射成型工艺中非常重要的一步,本文采用差热分析和热失重分析方法研究了注射成型用有机物分别在空气和氮气气氛中的热分解行为,讨论了脱脂机理。研究了大尺寸开头复杂的涡轮转子坯体的脱脂过程。通过合理的升温温度和气氛压力控制,成功地获得了脱脂后无缺陷的涡轮转子。