Al_2O3添加物对MgO部分稳定ZrO_2性能的影响

本文研究Al_2O_3添加物对MgO部分稳定ZrO_2(Mg-PSZ)性能的影响。采用ZrO_2,Mg(OH)_2·4MgCO_3·6H_2O和Al_2O_3为原料,配成不同Al_2O-3(0～2％)含量的五种试样,经热塑法成型,>1750℃烧成。试验结果表明:(1)Mg-PSZ中加人Al_2O_3(1～1.5％)能促进烧结、提高其致密度、抗蚀性及抗热震性,但对其电子电导特征氧分压影响不大。(2)添加Al_2O_3的Mg-PSZ的相变温度比ZrO_2原料的相变温度约低100～200℃。(3)添加的Al_2O_3与从c-ZrO_2(ss)脱溶出来的MgO生成镁钼尖晶石,分布于ZrO_2晶界处。     

电子束激发氧化锆马氏体相变的研究

用JEM-2000FX分析型透射电镜研究了以Al_2O_3为基体、ZrO_2为第二相的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷。发现马氏体条在ZrO_2/Al_2O_3界面上产生,长大极快,止于ZrO_2/Al_2O_3及ZrO_2/ZrO_2界面,薄膜表面或晶粒内其它马氏体表面上。增强电子束,马氏体条就可穿过ZrO_2/ZrO_2界面,使相邻晶粒中产生马氏体相变。含Y高的ZrO_2相变困难。少数t-ZrO_2,在强电子束照射下不发生相变。     

Mo-La2O3复合材料微观结构与力学性能的研究

采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),维氏硬度计,电子万能材料试验机,动态热模拟机研究了稀土钼复合材料的结构、形貌、硬度、断裂韧性、高温屈服强度、强韧化机理等。结果表明:在钼中添加适量的La2O3,可起到室温强韧化和高温强化作用。随着La2O3含量的增加,样品的硬度、断裂韧性呈先增后减的规律,其最大值分别为l0.85 GPa7,.25 MPa.m1/2。该材料的强化机制为细晶优化和晶界强化;韧化机制为细晶韧化,裂纹偏转、微桥接和弯曲韧化。     

氧化铁掺杂对氧化锆陶瓷组织与抗弯强度的影响

在高纯钇稳定氧化锆(yttrium stabilized zirconia,即Y-TZP)多晶陶瓷粉末中掺杂0~1%Fe_2O_3(掺杂量为质量分数,下同),通过压制与烧结制备Fe_2O_3掺杂氧化锆陶瓷,研究Fe_2O_3对陶瓷密度、相组成以及抗弯强度的影响。结果表明,Fe_2O_3掺杂使ZrO_2产生晶格畸变,并使ZrO_2陶瓷的相组成发生改变,四方相含量(t-ZrO_2)增多。不添加Fe_2O_3时,Y-TZP陶瓷的单斜相(m-ZrO_2)和四方相(t-ZrO_2)含量(质量分数,下同)分别为64.1%和35.9%,随Fe_2O_3逐渐增加至1%,m-ZrO_2的含量降低至22.6%,t-ZrO_2含量相应增加至75.9%。在部分稳定氧化锆中掺杂适量Fe_2O_3有利于提高陶瓷的性能,随掺杂量从0.2%增加至0.6%,Y-TZP陶瓷的相对密度由98.89%增加至99.30%,抗弯强度由482 MPa增加至569 MPa;而当Fe_2O_3含量进一步增加至1.0%时,相对密度下降至97.90%,抗弯强度降至510 MPa。     

Mo-La2O3烧结坯的韧化机制研究

通过扫描电镜，定点探针分析，X射线衍射分析及俄歇电子能谱分析研究了Mo-La2O3烧结坯的韧化机制，结果表明：La2O3的加入提高了烧结钼坯的横向断裂强度和韧性，Mo-La2O3O烧结坯的韧化机制源于间隙杂质在La2O3粒子表面的吸附作用。     

增强相对二硼化锆陶瓷基复合材料性能的影响

ZrB_2具有优良的物理特性和化学稳定性而应用于许多领域,为了改善ZrB_2难以烧结致密化和高温易氧化,本文通过共沉淀法制备包覆式A1_2O_3-Y_2O_3/ZrB_2复合粉体,并对其进行放电等离子烧结制备ZrB_2陶瓷基复合材料,研究增强相对ZrB_2陶瓷基复合材料性能的影响。研究表明:两种包覆型粉体在700~1000℃时出现一次大的收缩,然后出现一个不收缩的平台阶段,两种包覆型粉体当温度达到1000~1600℃之后出现第二次收缩。随着复合材料中增强相种类增多,复合材料块体更容易致密,随着Al_2O_3比例增大,复合材料块体更容易致密。通过包覆处理后的粉体制备所得复合材料断裂韧性高于机械混合所得原料制备的复合材料断裂韧性,在原料处理方式相同的情况下,含有YAG-Al_2O_3相的复合材料断裂韧性高于只含有YAG相的复合材料断裂韧性。通过引入YAG或YAG-Al_2O_3制备的复合材料与纯ZrB_2陶瓷相比,氧化层厚度都有所变薄,这也说明通过引入YAG或YAG-Al_2O_3可以改善ZrB_2陶瓷基复合材料的高温抗氧化性能。     

富Al2O3区域CaO行为的研究

应用D/MaX—3BX射线衍射、热分析等方法研究了赋存于a-A1(OH)3粉体中的含钙矿物于100℃至1600℃煅烧过程中的行为。在a-A1(OH)3煅烧过程中,伴随着含钙矿物的热转化及固相反应,历经12CaO·7A1_2O_3、CaO·A1_2O_3,CaO·2A1_2O_3、CaO·6A1_O3,最终CaO·6A1_2O_3与a1-A1_2O3共存。提供了CaO·6A1_2O_3的X射线粉末衍射数据。研究结果对生产及应用A1_2O_3的行业均有益。     

水溶性环氧树脂的氧化锆陶瓷凝胶注模成型

用分散剂聚丙烯酸铵(NH4PAA)和海因环氧树脂与ZrO_2粉末以及去离子水混合成ZrO_2陶瓷浆料,采用凝胶注模法制备ZrO_2陶瓷坯体,在1 500℃无压烧结后获得ZrO_2陶瓷材料,研究浆料的流变性能,并分析分散剂加入量、固相含量和烧结温度对凝胶注模ZrO_2陶瓷生坯和烧结体组织与性能的影响。结果表明,当分散剂(NH4PAA)和海因环氧树脂的添加量(均为质量分数)分别为0.8%和8%,固相ZrO_2的体积分数为50%时,获得黏度为0.46 Pa/s的适合浇注的ZrO_2陶瓷浆料,所得的陶瓷生坯表面光洁、不起皮、不开裂,强度达61.05 MPa,经过1 500℃烧结后的ZrO_2陶瓷抗弯强度为672.52MPa,相对密度达98.26%,其结构均匀、致密性好,以四方相t-ZrO_2为主。     

沉淀剂对ZrO_2(MgO)纳米粉体制备的影响

以ZrOCl_2·8H_2O、Mg(NO_3)_2·6H_2O为原料,分别以氨水、氨水+0.5 mol/L碳酸铵、氨水+0.5 mol/L碳酸氢铵为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备ZrO_2(MgO)前驱体粉体.通过差热分析、X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等对所得纳米粉体进行测定分析.结果表明:采用不同沉淀剂制得的ZrO2(MgO)纳米粉体平均晶粒尺寸都稍大于30 nm,用氨水+碳酸铵、氨水+碳酸氢铵为沉淀剂时,能够提高ZrO_2(MgO)纳米粉体的分散性能.     

超细/纳米W-La_2O_3复合粉末的制备及烧结致密化行为研究

采用溶胶-喷雾干燥-煅烧还原方法制备具有高烧结活性的超细/纳米W-La_2O_3复合粉末,烧结制备WLa_2O_3复合材料。通过SEM、XRD对粉末的制备、烧结致密化行为进行分析和表征,研究表明:溶胶-喷雾干燥-煅烧还原方法制备的超细/纳米W-La_2O_3复合粉末粒度均匀细小,随La_2O_3含量的增加有明显细化趋势,W-0.7La复合粉末粒度与晶粒尺寸达到0.1μm和56 nm;致密化过程中La_2O_3第二相粒子表现为晶界钉扎的抑制作用与粉末细化的促进作用共有,低温条件下抑制作用占主导;随烧结温度的提高,材料相对密度增加,显微硬度提高;烧结温度过高时,第二相粒子迁移长大,弥散强化与晶粒细化作用减弱。     

CoO和Cr_2O_3复合掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备CoO和Cr_2O_3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷材料,通过XRD、SEM分析了材料的物相和形貌,并检测了材料的相对密度、显微硬度、断裂韧性及抗弯强度,探究不同含量、不同比例的CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂对金属陶瓷材料力学性能的影响。结果表明:CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂固溶到陶瓷基体相NiFe_2O_4晶格中,促进了烧结致密化,金属陶瓷的力学性能也随之提升。当添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂总量为1%(CoO/Cr_2O_3质量比1∶2)时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性分别高达740.65N/mm~2和9.61MPa·m~(1/2),较未掺杂的金属陶瓷试样分别提高了7.35%和169.19%;当添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂总量为2%(CoO/Cr_2O_3质量比2∶1)时,金属陶瓷的抗弯强度高达175.66MPa,较未掺杂的金属陶瓷试样提高了31.97%。     

部分非晶化ZrO_2/Y_2O_3基冷喷涂粉末的制备及应用

采用溶胶-凝胶法结合高能球磨技术制备部分非晶化ZrO_2/Y_2O_3/Ce O_2复合粉末,采用喷雾造粒技术制备ZrO_2基团聚粉体,并尝试采用冷喷涂制备热障涂层(thermal barrier coatings,简称TBCs)。通过SEM、XRD分析Zr O_2基复合粉末的显微形貌、物相组成及非晶化程度,通过激光粒度分析仪及差热扫描量热仪测定球磨粉末的粒度分布范围及玻璃化转变温度。研究表明,随球磨时间延长,复合粉末逐渐细化,非晶含量逐渐升高,其中80 h球磨粉末的玻璃化转变温度及晶化温度分别为720℃及740℃,过冷液相区宽度达20℃,平均粒度约0.27μm,结晶度约28.09%。喷雾造粒ZrO_2基团聚粉体平均粒度约为32μm,流动性约26.5 s/25 g,松比约1.3 g/cm~3,适合用于冷喷涂沉积涂层。冷喷涂TBCs为致密颗粒状结构,且YSZ顶层与NiCoCrAlY过渡层界面结合紧密。     

Si_3N_(4(p))/SiC_((w))强韧化MoSi_2基复合材料的显微组织与力学性能

采用热压工艺制备了不同Si3N4(p)和SiC(w)体积含量的MoSi2基复合材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、电子万能材料试验机等研究了复合材料的显微组织、硬度、断裂韧度和抗弯强度,并对其强韧化机理进行了初步探讨。结果表明,复合材料结构致密,强化相与MoSi2之间没有新相生成,力学性能较纯MoSi2得到大幅度提高,其中MoSi2-20%Si3N4(p)-20%SiC(w)复合材料具有最好的抗弯强度和断裂韧度,分别为427MPa和10.4MPa.m1/2。复合材料的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化和裂纹偏转与分支韧化。     

烧结工艺对涂覆法制备Y-Ce-La-TZP陶瓷微观结构与力学性能的影响

采用新型涂覆法,将Y(NO_3)_3、Ce(NO_3)_3和La(NO_3)_3混合溶液涂覆于Zr O_2表面,制备多元稀土共掺杂的Zr O_2陶瓷粉体,再通过无压烧结制备1.5Y-5.5Ce-0.3La-TZP(摩尔分数,%)块体材料,研究烧结温度、保温时间和升温速率对Zr O_2陶瓷相对密度、显气孔率、线收缩率、相变转化、力学性能以及显微组织的影响。结果表明:随烧结温度升高,单斜相Zr O_2含量减少,当烧结温度为1 550℃时,单斜相含量几乎为0,四方相的稳定化程度达到最大;在1 200～1 450℃烧结温度下,降低升温速率有利于陶瓷的烧结致密化。在1 550℃保温90 min的Zr O_2陶瓷的相对密度、抗弯强度、硬度(HV_(10))以及断裂韧性均达到最大,分别为98.8%、1 001.3 MPa、1 124.3和10.81 MPa·m~(1/2)。     

定氧测头用固体电解质——ZrO_2管式元件的制备与性能研究

定氧测头能迅速、精确、直接测定钢液中的氧含量,已成为炼钢过程中非常重要的测试手段之一。固体电解质是定氧测头的核心材料。本文研究ZrO_2-MgO-Al_2O_3系固体电解质的制备与性能。用ZrO_2-MgO-A1_2O_3系固体电解质制成管子,具有致密度高、抗热震性好,离子导电率高等优点。用固体电解质管组装成定氧测头,测成率高、复现性好,并能精确地测定钢液中的低氧含量(10ppm)。     

ZrO_2－50mol％CaO陶瓷粉末的机械合金化

研究了ＺｒＯ_２－５０ｍｏｌ％ＣａＯ陶瓷粉末的机械合金化过程，发现高能球磨可以极大地提高ＺｒＯ_２和ＣａＯ的反应速率。在本实验条件下，经１２０ｈ球磨，生成ＣａＺｒＯ_３化合物。探讨了脆性陶瓷材料发生机械合金化的原因，提出了复合粒子合金化的机制。     

CuTa_2O_6掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3基微波陶瓷烧结动力学及微波性能

结合烧结动力学模型和微观形貌观察,研究未掺杂和掺杂CuTa_2O_6的Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷在1 270~1 520℃温度范围内的致密化过程和烧结动力学机理。结果表明:在1 150℃以上烧结,随温度升高,Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3的烧结机制从体积扩散向晶界扩散转变。掺杂0.25%CuTa_2O_6可显著加快Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷的烧结致密化过程,在显著降低烧结温度的同时,可大幅缩短烧结时间并有效地促进B位的有序化。掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷在1370℃烧结12h即可获得96%的相对密度,在1 370℃烧结12 h后的介电常数(εr)和品质因数(Q·f)分别约为29.4和985 35;相比较,未掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3在1 520℃烧结12 h的εr和Q·f分别只有27.4和68 147。掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷经1 520℃烧结48 h的εr和Q·f分别约为28.2和103 131。     

MgO-Y_2O_3-Re_2O_3添加对氮化硅陶瓷微观组织及性能的影响

以α-Si_3N_4为原始粉料,MgO-Y_2O_3-Re_2O_3为烧结助剂,采用热压烧结法制备氮化硅陶瓷。通过阿基米德排水法、XRD、SEM、三点弯曲法、压痕法和激光闪光法分别对氮化硅的致密度、相组成、显微结构、抗弯强度、断裂韧性和热导率进行检测。研究表明:添加Mg O-Y_2O_3-Re_2O_3(Re=Er、Sm、Dy、La、Y、Yb)的样品中,Sm_2O_3、Y_2O_3、Yb_2O_3易促使Y_2O_3分别形成第二相Y_2SiO_3、Y_2Si_3O_3N_4和Y_2SiO_5。同时,添加MgO-Y_2O_3-Re_2O_3(Re=Sm、Dy、La、Yb)的Si_3N_4中,长柱状晶均匀地镶嵌在较小的基体晶粒中,起自增强增韧作用,其抗弯强度均在920 MPa以上,断裂韧性均在6.93 MPa·m~(1/2)以上。与传统二元烧结助剂MgO-Re_2O_3相比,MgO-Y_2O_3-Re_2O_3三元添加剂中Re~(3+)半径的改变,对Si_3N_4陶瓷显微结构、抗弯强度及断裂韧性未产生规律性的影响,但其热导率随添加剂Re~(3+)半径减小而增大。     

氧化铈对轧制钼合金板力学性能的影响

采用俄歇电子能谱仪,扫描电子显微镜(SEM),维氏硬度计, 电子万能材料试验机研究了钼铈合金的结构、形貌、高温屈服强度、韧化作用等.结果表明,在钼中添加适量的Ce2O3,可起到室温强韧化和高温强化作用.从钼铈合金板的力学性能上反映了Ce2O3在该材料的细晶强韧化机制和杂质在第二相粒子表面的吸附机制.     

稀土氧化物纳米掺杂对钼合金丝力学性能的影响

稀土掺杂可提高钼合金的强度,试验通过固-液纳米掺杂获得不同含量的Mo-La、Mo-Y、Mo-Ce复合粉末,经过相同的压制、烧结、拉丝工艺制备了直径为1.8 mm三种不同稀土掺杂钼合金丝。通过对钼合金丝室温及1 500℃高温力学性能检测,结合金相及透射电镜分析,研究了不同稀土元素对钼合金丝力学性能的影响,分析其强韧化机制。结果表明:由于Ce O_2在钼合金丝加工过程中与钼基体一同产生了形变,由此产生的韧化效果,使得钼合金丝表现出更为优异的力学性能;而La_2O_3与Y2O_3在加工过程中并未发生变形,主要起到弥散强化的作用;纳米La_2O_3因其颗粒分布更为细小均匀,使得La_2O_3掺杂比Y2O_3掺杂的钼合金丝表现出相对高的综合力学性能。