预渗入法衬瓷工艺参数研究

传统陶瓷涂层在质量、能耗、以及环保等方面都存在一定的问题,针对这一现象,提出了预渗入法制备陶瓷涂层技术。即预先在坯体表面造出孔洞,将陶瓷复合粉料预先渗入到坯体表面的孔洞中,通过烧结,在金属表面制备一层具有优异耐磨性的衬瓷层。研究了造孔剂加入量、预烧工艺等参数对孔分布的影响规律,利用扫描电镜分析了预烧后坯体的孔洞分布规律...     

有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷

为研制在不同温度下服役的多孔陶瓷,对其制备技术进行了研究.设计了以Al₂O₃为基体粉料,分别添加硅灰石和堇青石,采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷的工艺;讨论了泡沫的选取及预处理对样品挂浆效果的影响,以及烧结温度对样品性能的影响,确定了最佳工艺参数.实验证实：添加硅灰石的多孔陶瓷,当α-Al₂O₃占70%时,最佳烧结温度为1 470 ℃,而含堇青石的多孔陶瓷,同样是α-Al₂O₃为70%时,最佳烧结温度为1 500 ℃,但后者更适宜高温条件下服役.经SEM检测,多孔陶瓷的气孔率可达到87%～93%,孔洞均匀,为三维通孔结构,孔径在0.5～4 mm之间.     

烧结气氛对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织的影响

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有热导率高、热膨胀系数低的SiC加入到Al₂O₃中,通过无压烧结工艺,在有气氛保护和无气氛保护条件下分别制备出氧化铝基抗热震陶瓷.采用扫描电子显微镜（SEM）对陶瓷进行组织结构分析,结果表明：在气氛保护条件下烧结的 Al₂O₃/SiC〖JP〗复相陶瓷气孔比无气氛条件下烧结的明显减少,复相陶瓷基体内部气孔显著降低.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要的作用.     

纳米陶瓷涂层的抗热震性能

为了保护金属基体、延长金属基体的使用寿命,采用不同成分配比的FeAl合金和Al₂O₃的混合粉料在碳钢表面预置一层陶瓷涂层,利用气体保护无压烧结设备,在氩气氛保护下烧结出结合性良好的纳米陶瓷涂层,并进行了抗热震性实验.将试样循环加热到500~1000℃,立即投入室温的冷水中,同一样品经受多次热震,使某些试样的陶瓷衬层在1000℃时仍能与金属牢固结合而不脱落,说明所制备的复合陶瓷涂层与基体结合强度高,因此具有良好的抗热震性.涂层形成成分梯度,其分布规律为提高抗热震性能提供了保证.     

堇青石的合成工艺研究及结构特征

为了研究采用直接烧结法合成堇青石的最佳合成温度,对压成的生料块分别在最高合成温度为1300℃,1350℃,1400℃下进行合成,通过对比不同合成温度下得到的样品X射线衍射图,确定出采用直接烧结法合成堇青石的最佳合成温度.结果表明,在保温时间一定的条件下,合成堇青石的最佳合成温度为1400℃,并且适当提高烧结温度有利于中间相向堇青石的转变,能够增加主晶相的含量.此外,通过研究堇青石的结构特征,解释了其热膨胀机理.     

β-锂霞石的合成工艺研究及结构特征

为了研究合成β-锂霞石的最佳合成温度,对压成的生料块分别在最高合成温度为1310℃,1350℃,1400℃下进行合成,通过对比不同合成温度下得到的样品X射线衍射图,从而确定出采用直接烧结法合成β-锂霞石的最佳合成温度,并通过研究β-锂霞石的结构特征,解释了其负热膨胀机理。结果表明,在保温时间一定的条件下,合妇度趔篙,β-锂霞石的相对含量越少,合成β-锂霞石的最佳合成温度为1310℃。     

氧化铝-锂霞石复合陶瓷在钢水中抗热震性研究

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有负膨胀系数的锂霞石加入到Al2O3中,通过无压烧结工艺,制备出了氧化铝-锂霞石复合抗热震陶瓷.结果表明,锂霞石加入量w(锂霞石)=20%,烧结温度为1500℃时,陶瓷样品能够承受钢水中1500℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析,发现在基体内部形成片状组织,这样的显微组织对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20 nm和150 nm的SiC粉作为增强相，基体粉为亚微米的Al₂O₃粉(美国)，在1 550～1 750 ℃无压烧结，制备了Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明，当采用20 nm SiC粉作为强化相，加入量为3%时，断裂韧性从3.0 MPa·m^1/2提高到6.67 MPa·m^1/2，增加122.5%，材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织，发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体，单元体内各晶粒之间结合牢固，这种微观结构有利于Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.