高温结构陶瓷材料的设计准则

针对航空发动机对热结构材料的性能要求，从以下五个方面论述了高温结构陶瓷材料的设计准则，抗氧化性和挥发性，抗蠕变性，显微结构的设计，断裂韧性和抗热震性，抗氧化性和挥发性是由材料的本质特性所决定，脆性是限制结构陶瓷实用的关键，通过对显两重结构和成分的合理设计能有效提高其断裂韧性和抗蠕变性能，而抗热震性则是由构件的材质，结构和环境条件所共同决定的参数。     

莫来石及其复相材料的工艺、显微结构与力学性能的关系

对莫来石及其复相材料的显微结构对其常温强度、高温强度、高温抗蠕变性、抗热震稳定性的影响进行了评述和总结,并从原料、烧成温度、添加剂及其他等方面讨论了制备工艺对优化材料显微结构及改进材料力学性能的影响.     

氧化物杂质对Al2O3陶瓷力学性能与抗蠕变性的影响

采用无压烧结成型工艺,研究了氧化物杂质(碱金属、碱土金属氧化物及SiO2)对Al2O3陶瓷力学性能与抗蠕变性的影响,并利用扫描电子显微镜以及万能试验机表征样品的微观结构和力学性能;提出一种恒压试样的方法评价材料的蠕变性,测试恒压后标准试样的弯曲程度.结果表明:氧化物杂质对Al2O3陶瓷常温力学性能和高温蠕变性影响存在很大差异,常温力学性能方面,除MgO外,所研究的其它氧化物杂质均使材料抗弯强度和断裂韧性有不同程度降低,而MgO能明显提高陶瓷力学性能;另一方面,高温蠕变性受氧化物杂质影响则表现相反,MgO会导致材料抗蠕变性下降,其它氧化物杂质或多或少地提高抗蠕变性能,其中含量为1 mol％ SiO2的Al2O3陶瓷抗蠕变性能明显提高.     

高温结构陶瓷的高温蠕变

高温蠕变是高温结构陶瓷材料一项非常重要的性能指标。现代耐高温结构材料要求有很高的抗蠕变性能。本文从理论上描述了蠕变及其机理，分析了影响高温结构陶瓷蠕变的因素，并结合实际提出了提高高温结构陶瓷抗蠕变性的措施。     

固溶反应对MA-Al2O3材料结构和性能的影响

以电熔镁铝尖晶石为主要原料并加入少量烧结刚玉细粉部分替代尖晶石细粉,或以白刚玉为主要原料并加入少量电熔镁铝尖晶石细粉替代白刚玉细粉,制备了两组MA-Al₂O₃材料。研究刚玉与镁铝尖晶石之间的固溶反应对材料性能及显微结构的影响。结果表明：1)在两组材料中均发生了固溶反应,使得镁铝尖晶石的富铝程度增大,镁铝尖晶石中的氧化铝含量(w)由约76%增加到80%以上,从而加强了试样骨料与基质的结合,减少结构缺陷,改善了材料的高温性能;2)在以镁铝尖晶石为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入烧结刚玉可使其常温耐压强度增大,改善其高温抗蠕变性和抗热震性;3)在以白刚玉为主要原料的MA-Al₂O₃材料中,加入镁铝尖晶石细粉,其常温耐压强度、高温抗蠕变性和高温抗折强度均有大幅度提高。     

加入α-Al_2O_3和Cr_2O_3对镁质材料性能的影响

以烧结镁砂、镁铝尖晶石、电熔镁砂细粉、活性α-Al2O3粉和Cr2O3粉为原料,以亚硫酸纸浆废液为结合剂,于1 760℃保温110 min烧成后制备了镁质材料,并研究加入α-Al2O3和Cr2O3对复合材料的性能特别是抗热震性、抗蠕变性和高温强度的影响。结果表明:在镁质材料中添加α-Al2O3和(或)Cr2O3均能提高材料的抗热震性、高温强度和抗蠕变性;在添加α-Al2O3的条件下复合引入Cr2O3时,有利于镁质材料高温抗折强度和抗蠕变性的提高,但抗热震性有所降低,当复合引入7.5%质量分数的α-Al2O3和3%质量分数的Cr2O3时,镁质材料的综合高温性能较好。     

ZrO2加入物对刚玉—莫来石系烧结材料高温力学性能的影响

本文研究了加入15～40％ZrO2对刚玉一莫来石系耐火材料高温力学性能的影响及其与显微结构变化的关系。结果表明，在刚玉一莫来石系材料里引进ZrO2，在20～800℃低温阶段降低强度；在1300～1500℃高温阶段提高强度和抗蠕变性；在1000～1200℃，在强度一温度曲线上出现“谷”的特征。这些力学性能变化与相应的显微结构特征(包括结构骨架强度、微裂纹密度、晶界固溶强化等)的变化有密切关系。     

红柱石基材料中添加SiC细粉的作用

在以高纯红柱石和活性Al2O3细粉为主要原料的试样中,分别加入0、3%、6%、9%和12%的SiC细粉(粒度<0.088mm),试样经1600℃3h烧成后,用XRD、SEM等方法分析试样的相组成和显微结构,并检测试样的体积密度、显气孔率、抗折强度、烧成线膨胀率、抗热震性及蠕变率等,研究了添加SiC细粉对高纯度红柱石基材料的矿物组成、显微结构、烧结状况以及抗热震性与抗蠕变性的影响。结果表明:适量SiC细粉的加入能提高材料中的莫来石含量,促进基质中莫来石晶体的生长,改善材料的组织结构并促进材料的烧结,改善其抗热震性和抗蠕变性;SiC细粉在高纯红柱石基材料中的加入量以6%~9%为宜。     

国外特种陶瓷实用技术资料

451含CaO、Y。O。、Nb。O。添加剂ZrO。＋12％CeO。陶瓷的机械性能452氧化锌钢基导电陶瓷及其于各种气氛中的性状453超细散复合粉末热压陶瓷454A12O3和C基熔融材料455陶瓷和耐火材料工艺流变学：概况与流变模式456根据动力疲劳试验结果评定结构陶瓷的寿命457用冷等静压法制得羟基磷灰石试样的机械性gB458耐火陶瓷的高温蠕变性：动力学和试验条件的影响459含氮化物复合粘合剂莫来石刚玉耐火材料460a一氧化铝粉末的液静处理461AI。O。－ZrO。一莫来石熔融试样的相比例和显微结构462耐火陶瓷的高温蠕变性：动力与机理463耐火陶瓷的高温…     

定向凝固氧化物共晶陶瓷的制备工艺与性能

定向凝固氧化物共晶陶瓷以优异的高温性能,包括热稳定性、抗氧化烧蚀能力,高温机械性能,特别是高温断裂韧性和变形能力、抗蠕变性等,引起广泛关注,被认为是最有发展前景的新一代超高温结构材料。从共晶材料体系、制备方法、共晶相生长机制、力学性能等回顾了定向凝固共晶陶瓷的研究进展,探讨该研究方向亟待解决的问题。     

Al2O3和Cr2O3对镁质材料高温蠕变性能的影响

以电熔镁砂为主要原料,研究了添加剂α-Al2O3和Cr2O3的加入量及加入形式对镁质材料高温蠕变性能的影响,还研究了在加入3%Cr2O3的基础上添加不同形式的Al2O3对镁质材料高温蠕变性能的影响。研究结果表明:随着Al2O3含量的增加,镁质材料的抗高温蠕变性能增强;添加3%Cr2O3的镁质材料其抗蠕变性能优于热风炉上使用的低蠕变高铝制品。     

煤气化炉用MgCr2O4耐火材料的高温特性

先进的煤气化技术使MgCr2O4尖晶石材料得以开发和应用，研究这种材料的各种性能是非常必要的。本文评述了其高温强度、抗蠕变性和抗热震性，介绍了一些常规参数。     

刚玉莫来石复相陶瓷热震及蠕变性能的影响因素分析

采用正交设计方法研究了硅微粉、氧化铝微粉及烧成温度对刚玉莫来石复相陶瓷热震稳定性及蠕变性能的影响机制。结果表明:烧结温度对复相陶瓷热震稳定性及蠕变性的影响最大,氧化铝微粉次之,硅微粉最小。高温抗折强度损失率在烧成温度为1650℃时最低,随氧化铝的含量增加而减小,并随硅微粉含量增加而增大。蠕变率随烧成温度的提高而减少,氧化铝质量分数为7%时最低,并随硅微粉含量增加而增大。通过调节硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度,可控制颗粒与基质、莫来石的结合状态,气孔及残留α-Al2O3,从而改善材料的抗热震性及蠕变性。     

O''-Sialon-ZrO2-SiC(nm)的制备及力学性能

采用热压烧结工艺合成了O’ Sialon -ZrO2 -SiC(nm) 复合材料 ,研究了该复合材料的力学性能及显微结构。结果表明 ,材料抗折强度随温度的变化属Ⅰ类曲线变化规律 ,Sialon、SiC多晶以及晶粒粗大、层状结构SiC的存在可能是导致材料强度不高的主要原因。断口的显微结构研究表明 ,复合材料在室温时的断裂以穿晶断裂为主 ,中、高温时则为沿晶断裂     

O''''-Sialon-ZrO2-SiC(nm)的制备及力学性能

采用热压烧结工艺合成了O'-SialonZrO2-SiC(nm)复合材料,研究了该复合材料的力学性能及显微结构.结果表明,材料抗折强度随温度的变化属Ⅰ类曲线变化规律,Sialon、SiC多晶以及晶粒粗大、层状结构SiC的存在可能是导致材料强度不高的主要原因.断口的显微结构研究表明,复合材料在室温时的断裂以穿晶断裂为主,中、高温时则为沿晶断裂.     

α—赛隆基陶瓷

合成法对以通式为M_x(Si, Al)_(12)(O,N)_(16)的α-赛隆为基的陶瓷的研究,是研究解决创造高温陶瓷结构材料问题的未来方向。这种材料与其它类型赛隆相比,具有更高的强度和抗裂性能。研究不同类型的Si_3N_4粉末对这些材料的显微结构、相组成及性能的影响是一项迫切的任务。 安排了合成和研究2种陶瓷的任务:2种陶瓷由     

尖晶石加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为了提高刚玉-尖晶石浇注料的高温体积稳定性和抗蠕变性,以尖晶石细粉分别替代刚玉浇注料中0、10%和21%(w)的刚玉细粉,研究了尖晶石加入量对浇注料体积稳定性、抗蠕变性和显微结构的影响。结果表明:1)尖晶石固溶氧化铝伴随的膨胀可部分抵消刚玉-尖晶石浇注料的烧结收缩,提高其体积稳定性。2)尖晶石与氧化铝之间的固溶反应有助于增强刚玉-尖晶石浇注料基质的结合程度,提高其抗蠕变性。3)尖晶石细粉加入量为21%(w)时浇注料的体积稳定性最优,尖晶石细粉加入量为10%(w)时浇注料的抗蠕变性最优。     

硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响

以板状刚玉为骨料,莫来石为结合相,采用反应烧结工艺制备莫来石结合刚玉质耐火材料.以SiO2微粉作为合成莫来石的硅源,并尝试引入硅溶胶,以其部分取代SiO2微粉,旨在提高复相耐火材料的力学性能.结果表明:引入硅溶胶能促进莫来石合成,使显微结构更均匀致密,显著提高了材料强度和高温抗蠕变性.1 550℃烧成时,以硅溶胶取代4%(质量分数,下同)SiO2微粉作硅源制备的样品比以SiO2微粉作硅源制备的样品,其常温和高温抗弯强度分别提高40.16%和29.92%;1 650℃烧成时,前者比后者高温抗蠕变率降低71%.载荷-变形测试结果显示:莫来石结合刚玉质耐火材料常温断裂过程为渐进式,引入硅溶胶,在一定程度上提高了材料常温断裂韧性.     

锆溶胶制备及其对刚玉莫来石复相陶瓷性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了锆溶胶,并在刚玉-莫来石质材料中引入ZrO2,分析了ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能的影响特征。研究结果表明,ZrO2在主体材料中形成纳米包裹薄膜,ZrO2的分布可控和均匀掺入,不仅提高复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性,而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。     

β-sialon-Al2O3-SiC系复相材料的高温强度和显微结构

研究了β-sialon-Al2O3-SiC系列复相材料在室沮至1400℃的抗折强度随温度的变化规律和显微结构。各试样的强度随温度增加而上升,并在1200℃时出现最大峰值,增强机制理解为残余应力松弛和试样表面氧化膜共同作用使其抗折强度增加。温度大于1200℃时,强度开始下降。显微结构研究显示：各温度下富SiC试样断口致密;β-sialon与SiC有很好的结合强度;刚玉和碳化硅颗粒以穿晶断裂为主。富Al2O3样中的刚玉颗粒在高温下较大的热膨胀弥合了与基质之间在中低温下存在的微裂纹间隙,有利于增加强度,其断裂形貌从低温时沿晶断裂转变到高温的穿晶断裂为主。各试样在1400℃时,仍然维持有46MPa至57MPa的高强度。