High-temperature Performance of Porous Fe-Cr-Ni Matrix Composites Reinforced with Nano-particles of Al2O3

利用无压反应烧结工艺制备纳米 Al2O3颗粒增强多孔 Fe–Cr–Ni 复合材料,研究成型预压压力和烧结工艺对多孔金属基复合材料的高温弯曲强度和抗氧化性能的影响。结果表明,对于原始粉末的初压成坯,不同的压力导致不同的初坯密度和颗粒与颗粒之间的间隙,烧结后得到的样品含有不同的气孔率和相组成;由于金属基体在实验温度提高时开始软化以及气孔率会降低,在其共同作用下样品的高温强度先降低后缓慢升高;预压压力增加而导致的样品孔隙率较低,说明试样在氧化过程中接触氧的表面积较小,有助于提高复合材料的抗氧化性能。     

海藻酸钠冷冻干燥制备环保型直通孔多孔氧化铝陶瓷(英文)

将海藻酸钠、氧化铝混合制成的浆料定向冷冻,使水定向结冰成孔,再对坯体进行冷冻干燥,使冰升华留下的孔隙结构得以保存,制备具有直通孔结构氧化铝多孔陶瓷。气孔率为66.7%的多孔氧化铝陶瓷具有比传统氧化铝泡沫陶瓷高10倍的渗透率。利用固相体积含量25%的浆料制备的多孔陶瓷抗压强度达到16.03 MPa。通过在原料中加入天然无毒的海藻酸钠作为黏结剂,不仅使整个工艺过程和原料都环境友好,而且使干燥后的坯体具有一定强度,可以满足搬运和机加工的要求。通过控制浆料的黏度和流动性以及分散剂加入量,获得均匀的孔隙结构。此外,还研究了固相含量、烧结温度对气孔率、压缩强度及渗透率等性能的影响。随着固相含量从30%降低到20%,样品的气孔率从61%提高了到72%,而压缩强度从16.03 MPa下降到3.42 MPa,渗透率从0.19×10–11 m2提高到4.51×10–11 m2。随着烧结温度从1 300℃提高到1 500℃,材料的气孔率从69.72%下降到67.02%,而压缩强度从4.45 MPa提高到18.66 MPa,渗透率从4.51×10–11 m2下降到4.09×10–11 m2。     

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。     

成型方式对反应烧结碳化硼基复合材料性能的影响

本文针对干压成型结合冷等静压成型对反应烧结碳化硼基复合材料样品性能的影响进行研究.考察了成型压力、保压时间、加压方式对压坯密度和强度的影响.结果表明:采用100 MPa干压2 min,再经过150 MPa冷等静压保压1 min,压坯密度由干压压制时最大密度1.86 g/cm3升高到1.96 g/cm3,压坯强度可达到2.0 MPa.保压时间和加压方式对压坯的密度、强度的影响不大.干压结合冷等静压相对于干压成型,在相同的烧结温度下样品性能有明显的提高,烧结后样品密度为2.44 g/cm3,显微硬度为2394 kg/cm2,三点抗弯强度为241 MPa.     

无压浸渗TiCx/Cu双连续复合材料的高温力学及抗烧蚀性能研究

以纳米乙炔炭黑和Ti粉为初始原料,利用原位反应烧结法制备了不同气孔率、非化学计量比的多孔TiC_x (x=0.7)预制体,然后通过无压浸渗制备了双连续相TiC_x/Cu复合材料。系统分析了TiC_x气孔率、陶瓷晶粒尺寸与形貌对TiC_x/Cu双连续复合材料物相和微观结构的影响,并测试分析了TiC_x/Cu复合材料的常温、高温力学性能以及耐烧蚀性能。研究发现,通过调控预压压力以及烧结温度可以对TiC_x预制体气孔率和晶粒尺寸进行调控。TiC_x/Cu双连续相复合材料的弯曲强度和断裂韧性随预制体气孔率增加而提高,1600℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料,室温弯曲强度达到1052 MPa±59 MPa,断裂韧性达到11.9 MPa·m^1/2±2.7MPa·m1/2,600℃时弯曲强度仍可达到387 MPa±11 MPa。用氧-乙炔火焰对1700℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料进行烧蚀,测得线烧蚀率为0.0485 mm...     

SiC多孔陶瓷预成形坯的制备

本文采用真空烧结方法制备SiC多孔陶瓷预成形坯,研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si、Co和高岭土以及造孔剂羧甲基纤维素(CMC)含量对SiC多孔陶瓷预成形坯气孔率和形貌的影响。结果表明,多元助烧剂Al2O3-Y2O3有利于降低烧结温度和形成液相烧结,并有利于提高SiC多孔陶瓷的孔结构稳定性;羧甲基纤维素含量对烧结预成形坯气孔率和体积密度的影响较大,随着造孔剂CMC含量的增加,SiC多孔陶瓷的气孔率也相应地增加,其体积密度相应减少。     

多孔二氧化锆基隔热材料的制备及性能

为制备高气孔率的隔热材料,采用水基凝胶注模法制备了多孔二氧化锆基陶瓷材料.研究了干燥方式、添加氧化铝粉体、固相含量、烧结温度等因素对多孔陶瓷气孔率、密度、微观形貌等的影响,对比了低温干燥、溶液置换干燥和真空冷冻干燥三种干燥方式对低固相含量凝胶注模湿坯干燥的影响.通过实时监测坯体在高温下的烧结影像及尺寸变化,研究了二氧化锆基陶瓷的烧结收缩行为,揭示了添加氧化铝粉体对二氧化锆基陶瓷烧结收缩的抑制作用机理.结果表明真空冷冻干燥是最佳干燥工艺.添加体积分数为32％氧化铝粉体的样品的烧结收缩相比未添加氧化铝粉体的样品减少近60％.通过对固相含量、烧结温度的调配,并结合适宜的干燥工艺及添加氧化铝等手段对坯体收缩进行控制,最终获得了气孔率达到74.44％,压缩强度为3.19 MPa的多孔二氧化锆基陶瓷材料.     

用粉煤灰和赤泥为原料制备多孔陶瓷的研究

以粉煤灰和赤泥为主要原料制备了多孔陶瓷材料,研究了原料的不同配比、烧结温度等对多孔陶瓷样品的显气孔率、抗折强度、显微结构及物相等的影响。研究结果表明,粉煤灰与赤泥的配比和烧结温度是影响样品结构和性能的主要因素。4#试样烧成温度为1150℃时,显气孔率为48.33%,抗折强度为16.5MPa,样品的晶相组成为氧化铁、硅线石、钙钠长石、钙铁榴石等,气孔呈三维连通均匀分布于样品中,是一种气孔率高且强度高的优质多孔陶瓷。     

木炭添加量对多孔莫来石陶瓷性能的影响

为了改善以木炭为造孔剂的多孔莫来石陶瓷的性能,以烧结莫来石(0.25~0.3 mm)、SiO2微粉、Al2O3微粉、滑石粉、球黏土、膨润土、甲基纤维素、木炭粉(≤0.044 mm)为原料,研究了不同量的木炭粉(外加质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%)对多孔莫来石坯体的成型外观、烘干后的常温耐压强度及1 400℃保温3 h热处理后的显气孔率和常温耐压强度的影响,并对不同木炭添加量的多孔莫来石试样进行了显微结构分析。结果表明:外加质量分数≤8%的木炭,制成的多孔莫来石坯体可较好成型;外加质量分数2%~8%木炭的莫来石坯体与不添加木炭的相比,烘干后试样的常温耐压强度明显提高;多孔莫来石热处理后的显气孔率随着木炭添加量的增加而增加,常温耐压强度随之降低。综合考虑多孔莫来石陶瓷各项性能,木炭外加质量分数不宜超过8%。     

钛合金熔炼用Y2O3–Al2O3–MgO–CaO系耐火材料的设计与制备

坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要,为开发高性能新型坩埚材料,以工业Y₂O₃和Al₂O₃–MgO–CaO系粉末(AMC)为原料,制备出Y₂O₃–Al₂O₃–MgO–CaO系复合耐火材料,研究了烧结温度(1 500℃、1 600℃)和AMC含量(0、25%、50%、75%和100%,质量分数)对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能(线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度)、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明：相对于Y₂O₃和AMC材料,复合材料的性能均有所提高;提高烧结温度,其性能更佳;且随着AMC含量的提高,复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大,显气孔率降低;当AMC的质量含量为75%时,1 500℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优,其显气孔率为4.37%,常温耐压强度为274.99 MPa,3次水冷热震后残余强度为16...     

氧化铝纤维对多孔陶瓷载体性能的影响

通过添加适量的塑性剂和造孔剂,采用挤压成型的方式制成了氧化铝纤维增强多孔陶瓷.探讨了不同烧结温度和不同纤维含量对于多孔陶瓷性能的影响.随着烧结温度的提高和纤维含量的增加,样品的线收缩率不断减小,而气孔率和抗折强度先增加后减小.在900℃烧结后,纤维含量4％时,材料最大抗折强度最高并达到4.19Mpa,比基体材料提高了35％.氧化铝纤维的加入有效地解决了多孔陶瓷开裂的问题.     

多孔重结晶碳化硅陶瓷的烧结颈结构调控与力学性能

结合气固反应和重结晶烧结,制备了烧结颈结构可控的多孔重结晶SiC陶瓷。首先以微米SiC颗粒作为骨架,通过SiO气体和纳米炭黑的高温气固反应得到纳米碳化硅均匀分布的预烧结体;再对预烧结体进行重结晶处理,通过纳米SiC颗粒的低温蒸发凝聚获取高纯度的SiC多孔陶瓷。研究了重结晶过程中烧结温度对多孔SiC陶瓷的烧结颈、显微形貌、以及力学性能的影响规律。结果表明:SiC晶粒之间的烧结颈参数(烧结颈直径/微米SiC晶粒直径,d/d0)决定了多孔材料的抗弯强度。随着烧结温度增加,纳米SiC颗粒的饱和蒸气压升高,加速了蒸发–凝聚的进行,物质传输总量增加,多孔SiC材料的d/d0值增加,抗弯强度迅速升高,达到峰值后,基本保持不变或者略有下降。温度高于2100℃时,骨架SiC微米颗粒会发生分解反应产生残碳,导致材料的抗弯强度降低。原位合成的纳米SiC含量为20%,在Ar气氛中于2000℃保温1h后,材料组织性能最优,烧结颈面积的平均值为15.91μm~2,d/d_0值为99.7%,气孔率为42.4%,抗弯强度高达75.7MPa,其性能优于商用柴油颗粒物过滤材料。     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

高温除尘用微粉SiC多孔陶瓷的制备和性能研究

本文以平均粒径为2.4 μm微粉SiC颗粒作为多孔陶瓷的主要原料,活性炭和石墨为造孔剂,再添加陶瓷粘结剂和羧甲基纤维素钠(CMC)溶液,采用逐层包覆工艺混料成型.将成型后的胚体在1300℃下烧结出不同陶瓷粘结剂含量(5～ 15wt％)(下同)以及不同成型压力(5～20 MPa)下的多孔陶瓷并研究了其气孔率、收缩率、过滤压降及抗压强度随陶瓷粘结剂含量以及不同成型压力下的变化.研究表明多孔陶瓷的气孔率随着成型压力由12.2MPa增加到48.8 MPa和粘结剂含量5％增加到15％气孔率逐渐降低,其抗压强度分别随着胚体成型压力的增大和粘结剂含量的增加而增加,烧结后胚体收缩率随粘结剂含量有先降低后增加的趋势.在粘结剂含量为10％时,成型压力19.52 MPa下多孔陶瓷的抗压强度和显气孔率都取得了较高的值,分别为31.75 MPa和29.87％,室温下空气流量为0.016 m3·h-1时,过滤压降为21.23 hPa.     

碳化硅质高温陶瓷膜的低温烧成

本文以碳化硅骨料、章村土系结合剂和核桃壳粉为原料,通过等静压成型工艺和 低温烧结制备了碳化硅质高温陶瓷膜材料。研究了成型压力对坯体强度以及成型压力和烧成温 度对膜材料强度、孔径、气孔率和透气阻力的影响。结果发现,当成型压力为 70 MPa、烧成温 度为 1250~1270?C 时,制品综合性能较优。     

Al_2O_3多孔陶瓷的制备及性能

以煅烧α-Al_2O_3微粉为原料、粘土为高温烧成粘结剂、羧甲基纤维素为成型粘结剂,采用模压成型法制备了氧化铝多孔陶瓷,运用TG-DSC、SEM、XRD等手段研究了烧成温度、粘土含量对氧化铝多孔陶瓷微观形貌、物相结构、线收缩率、气孔率及力学性能的影响。结果表明:在烧结温度为1400℃时,氧化铝多孔陶瓷出现液相烧结,1500℃时液相烧结随粘土含量的增加更加明显;粘土在高温下促进了氧化铝多孔陶瓷的致密化使得线收缩率增大、气孔率降低、抗折强度提高。烧成氧化铝多孔陶瓷的主晶相为α-Al_2O_3,并有少量的莫来石相,莫来石由粘土在高温下转变得到。1400℃烧成的氧化铝多孔陶瓷综合性能优异,其气孔率介于28.6%~33.7%之间,抗折强度介于37.0~64.0 MPa之间。     

N型热电材料ZnO烧结技术的研究

本文研究了N型ZnO热电材料的热压二次烧结工艺,与普通压制烧结相比,二次烧结工艺能降低压制压力及烧结温度,且可获得热电性能良好并有一定结构强度的多孔块体材料。     

高气孔率及低热导率多孔莫来石陶瓷的制备(英文)

采用叔丁醇基凝胶注模工艺制备多孔莫来石陶瓷,研究了固含量和烧结工艺对多孔莫来石陶瓷显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。结果表明,固含量相同时,随着烧结温度的升高,多孔莫来石陶瓷的气孔率不断降低,而抗压强度则不断增加;当固含量为15%、烧结温度为1 350℃时,多孔莫来石陶瓷的气孔率最高为71.7%,平均气孔孔径为3.49μm,而热导率则低至0.103W/(m·K)。通过改变烧结温度和初始固含量可调整多孔莫来石陶瓷的微观结构和性能。     

钛酸铝多孔陶瓷的研制

本文探讨了成孔剂和烧结温度对钛酸铝多孔陶瓷性能的影响，研究表明，不同成孔剂对显气孔率的影响不同，成孔剂含量提高，显气孔率增加。但不宜过量，烧结温度上升，强度和化学稳定性提高，显气孔率和热膨胀系数下降。     

煤矸石中杂质含量对堇青石多孔陶瓷烧结与性能的影响

通过不同酸浸处理时间控制煤矸石原料中的杂质含量,研究煤矸石原料中杂质含量对有机海绵浸渍法制备的多孔堇青石陶瓷烧结过程和性能的影响.通过X射线衍射分析和扫描电镜研究了烧结过程中的物相结构的演变及微观结构变化等特性.并考察了酸浸处理时间和烧结温度对多孔陶瓷样品的显气孔率和抗压强度影响.结果表明,使用酸浸处理后的煤矸石为原料制备的多孔堇青石陶瓷气孔率和抗压强度均显著增加,1200℃下,使用未经酸浸的煤矸石制备的多孔堇青石陶瓷,气孔率为73.69％,抗压强度为2.23 MPa;而酸浸处理8h后,陶瓷样品的气孔率保持在78.78％,抗压强度提高至3.33 MPa.讨论了酸浸处理对煤矸石原料中起烧结助剂作用的杂质含量的调控以及杂质含量对物相形成和陶瓷性能的影响规律.煤矸石原料中这些杂质的存在也降低了堇青石陶瓷的烧结温度.