氧化铝陶瓷低温烧结助剂的研究进展

本文评述了低温烧结助剂对氧化铝陶瓷烧结效果的影响及烧结助剂在氧化铝陶瓷低温烧结过程中的作用机理,并介绍了几种常用的复相烧结助剂体系及体系中各组分起到的作用,最后指出了目前采用的烧结助剂在进行低温烧结氧化铝陶瓷时存在的不足及需要解决的问题.     

锆英石原位合成氧化锆——莫来石复相材料的研究

通过锆英石与α-Al2O3、γ-Al2O3和Al(OH)3之间的原位反应制备了氧化锆—莫来石复相材料,采用XRD、SEM和EDS等手段研究了合成温度、铝源种类对氧化锆—莫来石复相材料物相组成、显微形貌和性能的影响,探讨了锆英石和不同铝源之间原位反应合成氧化锆—莫来石复相材料的烧结机制。结果表明:原位反应合成氧化锆—莫来石复相材料的优化反应温度为1 600℃,优化氧化铝源为α-Al2O3,可获得高致密度的氧化锆—莫来石复相材料。     

配碳量对锆英石和氧化铝碳热还原氮化合成ZrN-SiAlON的影响

为了降低合成成本,以低能耗、低成本的天然锆英石、工业氧化铝和焦炭为原料,采用碳热还原氮化法合成了ZrN-SiAlON复相材料。根据反应方程式3Al2O3+6ZrSiO4+27C+8N 26ZrN+2Si3Al3O3N5+27CO设计锆英石和工业氧化铝的原料配比,改变还原剂焦炭的配入质量分数(分别为理论用量、过量5%、过量10%、过量20%),经球磨混合、成型、干燥后,在流动氮气中分别于1 500、1 550、1 600℃保温4 h合成,自然冷却后分析合成产物的相组成和显微结构。结果表明:1)在合成温度为1 500℃时,配碳量的增加有助于ZrN的生成;2)在合成温度为1 550℃时,配炭量过量20%的试样中有15R型的多型体SiAlON(即SiAl4O2N4)生成;3)在合成温度为1 600℃时,配碳量为理论量和过量5%的试样中的多型体SiAlON为15R型,而配碳过量10%和20%的试样中的多型体SiAlON则主要为12H型(即SiAl5O2N5)。     

锆英石原位合成氧化锆——莫来石复相材料的研究

通过锆英石与α-Al2O3、γ-Al2O3和Al（OH）3之间的原位反应制备了氧化锆—莫来石复相材料,采用XRD、SEM和EDS等手段研究了合成温度、铝源种类对氧化锆—莫来石复相材料物相组成、显微形貌和性能的影响,探讨了锆英石和不同铝源之间原位反应合成氧化锆—莫来石复相材料的烧结机制。结果表明：原位反应合成氧化锆—莫来石复相材料的优化反应温度为1 600℃,优化氧化铝源为α-Al2O3,可获得高致密度的氧化锆—莫来石复相材料。     

Al2O3添加量对锆英石合成ZrN-Sialon的影响

借助XRD和SEM手段,研究了以锆英石和工业氧化铝为原料,在不同温度下采用碳热还原氮化工艺合成ZrN-Sialon复相材料时,氧化铝添加量对复相材料中Sialon相z值的影响。结果表明：在1 500和1 550 ℃下,产物形貌以颗粒状的ZrN和长柱状的β-Sialon为主;当Al₂O₃用量为理论量和过量5%时,Sialon相主要为Si₃Al₃O₃N₅（β-Sialon,z=3）;当Al₂O₃用量为过量10%和20%时,Sialon相出现Si₂Al₄O₄N₄（β-Sialon,z=4）。在1 600 ℃下,产物均为ZrN和Sialon相,其中Sialon相转化为具有片状形貌特征的SiAl₄O₂N₄（15R型AlN多型体）;增加Al₂O₃添加量会促进Sialon相的转化。合成ZrN-Sialon复相材料的适宜氧化铝用量为理论量或过量5%,适宜温度为1 550 ℃。