先驱体转化法制备莫来石毡/氧化锆多孔复合材料的显微结构与力学性能

以ZrO2前驱体混合液作为浸渍液,莫来石毡为前驱体附着骨架,采用真空压力浸渍工艺制备出莫来石毡/氧化锆多孔复合材料。研究了不同烧结温度(1 300、1 350、1 400和1 450℃)下该多孔复合材料的物相组成、体积密度、开口气孔率、压缩强度及显微结构。结果表明,烧结之后的多孔复合材料发生了四方相氧化锆到单斜相氧化锆的转变,相转变过程直接导致较低烧结温度(1 300和1 350℃)下制备的多孔复合材料体积密度低于烧结前的;而在较高烧结温度下,晶粒间更加紧密联结并生长出大晶粒,材料致密化程度和压缩强度提高,其中,1 450℃烧结制备的多孔复合材料体积密度为2.16g/cm3,开口气孔率约为46.5%,平均压缩强度达到31.6MPa。     

添加剂对喷雾冷冻干燥MgAl2O4粉体性能的影响

以聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)作为添加剂,采用喷雾冷冻干燥技术制备MgAl2O4造粒粉体.通过振实密度测量仪、扫描电镜、万能试验机等设备系统研究了不同PVA和PEG添加量下造粒粉体的流动性、颗粒形貌、粒径分布及颗粒强度等性能.通过粉体成型和烧结过程,分析了造粒粉体性能对素坯密度、微观结构和陶瓷光学质量的影响.结果 表明,添加PVA和PEG造粒粉体制备的素坯在预烧过程可以避免晶界大气孔的生成,有利于通过热等静压处理消除残余气孔.添加PEG样品的气孔尺寸较小,短波范围内的透过率提高.添加3wt％PVA和PEG造粒粉体制备的MgAl2O4透明陶瓷在400 nm波长处的透光率分别为76.3％和77.1％,明显高于无添加剂的样品.     

碳纤维表面处理对Cf/SiO2复合材料力学性能的影响

对T-300碳纤维进行表面改性处理,并采用浆料浸渍-热压法制备了单向碳纤维补强石英基复合材料(Cf/SiO2).对改性前后碳纤维的表面形貌、官能团的变化以及复合材料的力学性能和断面形貌进行了研究.结果表明,T-300碳纤维经过硝酸氧化处理后,去除了表面的有机胶料层,含氮、氧的官能团数量增加,有利于改善成型时纤维和浆料之间的润湿性能.复合材料的抗弯强度由处理前的433 MPa提高到了655 MPa,断裂韧性也从9.1 MPa·m1/2提高到12.9MPa·m1/2.在热压烧结的过程中,碳纤维表面有机胶料发生热解形成的气态物质难以排出,在纤维/基体界面上形成了孔洞,影响了界面结合状态,不利于载荷的传递.因此,对碳纤维进行表面改性有效地提高了复合材料的力学性能.     

1.3at%Nd:YAG透明陶瓷的制备及激光性能研究

以高纯氧化物商业粉体为原料, 采用固相反应和真空烧结技术, 制备了高质量的1.3at%Nd:YAG透明陶瓷. 研究了室温下Nd:YAG透明陶瓷的显微结构、光谱及激光性能. 实验结果表明, Nd:YAG透明陶瓷主要以穿晶方式断裂; 平均晶粒尺寸为15μm, 且分布均匀; 晶粒中和晶界处没有检测到杂质和气孔存在, 且成分一致, 无偏析现象. 退火后样品在激光波长1064nm处的透过率高达82.4%; 主吸收峰位于808.6nm处, 峰值吸收系数为4.45cm^-1, 激光波长1064nm处的吸收系数为0.11cm^-1; 主荧光发射峰位于1064nm处, 半高宽为0.82nm, 荧光寿命为258μs. 用LD端面泵浦Nd:YAG陶瓷样品(泵浦源最大输出功率为1000mW), 获得了波长为1064nm的连续激光输出, 激光阈值约530mW, 斜率效率为23.2%, 最大泵浦吸收功率为731mW时, 最大输出功率为45mW.     

方石英的析晶与无定形化

石英是一种重要的结构和功能材料, 在航天飞行器、半导体、电子通讯和光学器件等领域得到重要应用, 但是高温下方石英的析晶限制了它的进一步应用. 本文综述了不同研究人员对不同形态石英与石英基复合材料析晶行为及其差异的研究成果和所持的不同观点, 再从“表面析晶”的角度分别对不同形态石英析晶行为的差异性与不同工艺因素对石英基复合材料的影响机制进行了系统阐述. 最后, 结合作者的工作, 进一步介绍了方石英无定形化方面的最新研究成果.     

ZrO_2－SiO_2复合粉体的制备和表征

本文采用气凝氧化硅和氯氧化钻为原料，以共沉淀法制备了ｘＺｒＯ２（１－ｘ）ＳｉＯ２（ｘ＝１０～４０ｖｏｌ％）系列粉料。ＤＴＡ－ＴＧ结果表明，吸附水的释放和Ｚｒ（ＯＨ）４。凝胶的热分解分别引起失重；在差热曲线上９００℃处的放热峰表明四方氧化锆开始析出，并得到Ｘ射线粉末衍射试验的证实，ＸＲＤ还揭示二氧化硅具有稳定ｔ－ＺｒＯ２的作用．透射电镜（ＴＥＭ）观察发现在受热过程中，氧化锆经历了疏松海绵体→密实海绵体→球形颗粒匀颗粒成长的衍变过程。     

ZrO2—SiO2复合材料的制备和力学性能

本文彩和热压烧结法制备了ＺｒＯ２－ＳｉＯ２复合材料，发现ＳｉＯ２基体具有稳定四方ＺｒＯ３的作用，力学性能测试表明，通过二氧化锆的复合，材料的抗弯强度和断裂韧性得到明显的提高，初步研究认为材料性能的改善与四方ＺｒＯ３相变及残余应力有关。     

LaxSr2-xFe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ对称电池电解CO2研究

固态氧化物电解池(SOECs)因较高的能量转化效率在电化学还原CO₂, 实现“碳中和”社会方面备受关注。与非对称电池结构相比, 对称SOECs的空气极和燃料极是相同或相近的材料, 可以减少界面种类, 改善电极与电解质的热膨胀匹配性, 简化电池的制备工艺。本研究合成了钙钛矿氧化物La_xSr_2-xFe_1.5Ni_0.1Mo_0.4O_6-δ (L_xSFNM, x=0.1、0.2、0.3、0.4), 作为固体氧化物电解池的对称电极用于评估纯CO₂的电化学还原性能。掺入La³⁺可以有效提高反应催化活性, 其中L_0.3SFNM为电极的电解池表现出最高的电化学性能, 800 ℃下, 在空气中的极化电阻为0.07 Ω∙cm², 在50% CO-50% CO₂中的极化电阻为0.62 Ω∙cm²。单电池L_0.3SFNM@LSGM|LSGM|L_0.3SFNM@LSGM在800 ℃和1.5 V电压下的电解电流密度为1.17 A∙cm^-2, 在初始的50 h CO₂短期电解测试中表现出优异的稳定性, 是一种理想的对称电极材料。     

脉冲电流烧结机理的研究进展

脉冲电流烧结（Ｐｕｌｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ,ＰＥＣＳ）是材料科学领域开发出的一种新型快速烧结技术,已广泛应用于金属与合金、结构陶瓷、氧化物超导体、复合材料、热电材料、高分子材料以及功能梯度材料的制备．本文简介脉冲电流烧结特征,结合ＰＥＣＳ烧结条件对铜粉末和氧化铝粉体致密化及显微结构影响的实验证据,就脉冲电流烧结过程和机理进行探讨．     

La2O3对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化及其性能的影响

镁铝尖晶石透明陶瓷兼具了良好的光学和力学性能,在军、民两用领域有着广泛的实际和潜在应用前景。由于其致密化速率低,在烧结过程中往往需要引入烧结助剂。稀土倍半氧化物熔点高,高温不易挥发,近些年被证实可以促进镁铝尖晶石陶瓷的致密化,但其促烧机理尚不明确。本文以高纯商业化镁铝尖晶石粉体为原料,La₂O₃为烧结助剂,采用无压预烧结合热等静压烧结,制备镁铝尖晶石透明陶瓷,通过XRD、SEM、紫外-可见分光光度计、万能试验机等测试手段对其致密化过程及其力学和光学性能进行表征和分析,研究了La₂O₃对镁铝尖晶石透明陶瓷致密化过程的影响规律和作用机制。结果表明,La₂O₃通过与尖晶石反应或固溶产生晶格畸变,增加缺陷浓度,从而起到促进致密化的作用,一定程度上降低了预烧温度和热等静压温度。对于190 MPa、1 500 ℃热等静压烧结3 h的样品,La₂O₃掺杂可以显著提高紫外区域的透过率;同时,La偏析到晶粒表面,抑制了尖晶石晶粒的生长,从而提高了样品的力学强度。掺杂0.05%(质量分数)La₂O₃样品较未掺的样品,400 nm处透过率从63%提高到81%,弯曲强度从263.7 MPa提高至319.0 MPa,断裂韧性从1.69 MPa·m^1/2提高至1.82 MPa·m^1/2。