烧结温度对20%ZrO_2(3Y)/Al_2O_3复相陶瓷力学性能和微观结构的影响

20%纳米ZrO2(3Y)粉末加入到高纯亚微米Al2O3粉中,采用高压干压成型方法和恒速升温多阶段短保温烧结方法制备出不同烧结温度下的复相陶瓷。研究烧结温度对复相陶瓷力学性能的影响,通过XRD,EDS和SEM对复相陶瓷进行元素组成和微观结构分析。结果表明:烧结温度在很大程度上影响着复相陶瓷的力学性能和微观结构,常压烧结1600℃保温8h时,相对密度、维氏硬度和断裂韧性达到最大,分别为98.6%,18.54GPa和9.3MPa·m1/2,而基体晶粒尺寸为1.4~8.1μm,ZrO2相变量为34.6%。1600℃下复相陶瓷具有优质的微观结构,断裂方式为沿晶-穿晶混合断裂模式。ZrO2(3Y)粉体的加入,从相变增韧、内晶型颗粒增韧和裂纹偏转等多个方面提高了复相陶瓷的断裂韧性。     

共沉淀法制备ZrO2-Al2O3-CeO2的煅烧反应过程及物相表征

以氨水为沉淀剂，采用共沉淀法按一定比例分别制备了ZrO2-Al2O3-CeO2、ZrO2-Al2O3-CeO2、ZrO2-Al2O3-CeO2等4种前驱复合粉体。利用差热-热重分析（DTA/TG）和X射线衍射（XRD）对4种粉体的热转变过程以及不同温度煅烧后的物相组成进行了对比分析，研究了ZrO2-Al2O3-CeO2复合粉体间在煅烧过程中的化学反应及相互影响。结果表明：CeO2与ZrO2优先形成固溶体，CeO2与Al2O3直到1300℃也未发生任何反应；Al2O3的存在明显提高了c-（Ce，Zr）O2的结晶温度，1300℃退火后t-（Ce，Zr）O2仍能保留到室温。     

SPS合成Al2O3-Al2TiO5复相陶瓷的组织性能及磨损行为

以两种Al2O3-TiO2复合粉体为原料经SPS烧结制备出Al2O3-Al2TiO5复相陶瓷.采用纳米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷有着较优的力学性能,特别是具有较高的断裂韧性和硬度,与其较小的晶粒尺寸相对应.干滑动摩擦磨损试验在4N和6N法向载荷下进行,结果表明,采用微米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷磨损表面较光滑,体积磨损量较小.在磨损试验中,纳米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷的破坏方式为沿晶断裂,有明显的晶粒拔出现象;微米结构复合粉体烧结而成的复相陶瓷呈不连续的微观断裂并产生塑性变形;同时,两种材料在摩擦磨损过程中都发生接触面的氧化和物质转移.     

燃烧合成法制备TiB2-Al2O3复相陶瓷的组织结构及形成过程分析

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2-Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,合成的产物纯净,无中间相,TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为(2～5 μm),弥散的分布在晶粒较大的Al2O3(40～50 μm)四周,而Al2O3的形状不是很规则.该反应不同于一般的元素直接合成,而是由熔化-还原-化合组成的三步反应过程构成.     

复相烧结助剂中MnO2对α-Al2O3陶瓷支撑体性能的影响

采用挤压成型法和固态粒子烧结法制备α-Al2O3陶瓷支撑体,主要研究复相烧结助剂MgO-MnO2-TiO2中MnO2添加量(质量分数)对陶瓷支撑体性能的影响。通过压汞法、内外加压法、三点弯曲法、质量损失法、扫描电镜和X射线衍射等方法对α-Al2O3陶瓷支撑体的孔隙率、纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀、微观结构及晶体类型和晶相成分进行分析表征。研究结果表明:MnO2能够和Al2O3形成固溶体Mn2AlO4,使晶格畸化,增加晶体的结构缺陷,从而降低烧结温度,促进α-Al2O3陶瓷支撑体的烧结。当MnO2添加量少于0. 5%时,烧结不完全;MnO2添加量大于2%时,晶粒出现异常生长;MnO2的添加量为1. 5%时,制备的α-Al2O3陶瓷支撑体样品性能最佳,孔隙率为38. 25%,抗折强度为80. 3 MPa,纯水通量达6579. 52 L/(m2·h·MPa),酸/碱腐蚀重量损失率为1. 22%/0. 90%。     

α-Al2O3基片(0001)表面及其对ZnO吸附位置研究

建立了一种2×2α-Al2O3 (0001)基片表面吸附ZnO模型,在周期边界条件下的k空间中,采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法,对α-Al2O3 (0001)基片表面结构及其ZnO分子在表面最初吸附生长位置进行了计算研究.由于较大的表面弛豫,使得氧原子全部暴露于基片最外表面,明显地表现出O原子电子表面态;驰豫后的表面能对ZnO分子产生较强的化学吸附,表面电子结构将发生明显的变化,其表面最优吸附生长点的方位正好偏离α-Al2O3 (0001)表面氧六角对称30°;并计算了这些吸附生长点处Zn与表面O的结合能.     

原位合成TiB2/Al2O3复相陶瓷显微组织的研究

采用自蔓延燃烧合成法在室温下的空气中制备出了TiB2/Al2O3复相陶瓷,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明:大部分TiB2的形貌为规则的块状,晶粒细小,平均尺寸为几个μm,但也出现了TiB2枝晶和棒状晶。而Al2O3的颗粒较大(10~40μm左右),形状不规则,Al2O3的断口呈层片状,Al2O3和TiB2出现聚集现象。     

水热法制备纺锤型磷灰石相Y4.67(SiO4)3O微晶及其陶瓷的热学性能研究

采用水热法在温度为503 K,反应时间为12 h的条件下制备了纺锤型磷灰石相Y_4.67(SiO₄)₃O微晶,该微晶由粒径约为50 nm的颗粒组成。首次报道了纺锤型磷灰石相Y_4.67(SiO₄)₃O微晶的热性能,同时研究了其相组成,微观结构及合成机理。结果表明,水热温度对所制备粉体的相组成及形貌有较大影响。此外,对应的陶瓷具有较低的热导率和较高的热膨胀系数,有望用作热障/环障涂层材料。     

ZrO2/SiC-WSi2/MoSi2纳米复相陶瓷制备及增韧机制探讨

利用扫描电镜、图像分析仪以及X射线衍射仪研究了ZrO2/SiC-WSi2/MoSi2复合粉末的分散、热压试样结构、组织以及断口形貌和断裂韧性之间的相互关系.研究表明:综合利用球磨、酒精清洗、超声波振荡能很好地实现纳米/微米颗粒的分散,团聚现象较轻.SiC,Zro2纳米颗粒的协同复合化以及W的合金化能使复相陶瓷晶粒细化,增韧效果明显,断裂韧性可达8.13 MPa·m1/2,断口呈现出以沿晶为主、穿晶为辅的混合断裂特征.复相陶瓷的增韧主要是通过晶粒细化、裂纹偏转、微裂纹形成、桥联等机制的综合作用.     

爆轰法制备纳米α-Al2O3

纳米粉体材料是上世纪80年代中期以后发展起来的一种新型固体材料,它由尺寸在(1-100)mm的固体颗料组成.由于纳米材料具有良好的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,在材料、机械、化工、医药、军事等领域都有广泛的用途.     

纳米α-Al2O3化学合成技术研究进展

纳米α-Al2O3粉体因其用于高强材料、电子陶瓷以及催化剂等而具有广泛的应用潜力,然而经高温煅烧难于获得真正纳米粒径的α-Al2O3粉体.综述了近年来国外合成纳米α-Al2O3粉末的2种工艺:一种为高温化学合成工艺,包括气相沉积法、激光烧蚀法、电弧等离子体法和水热法等;另一种为低温化学合成工艺,包括机械球磨法和溶胶-凝胶法等.进一步展望了我国纳米α-Al2O3研究发展的趋势.     

纳米/微米结构Al2O3-ZrO2复相陶瓷韧化力学

通过对纳米/微米结构A12O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现该陶瓷裂纹属于中位裂纹系统,诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30 kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受纳米/微米相晶内型结构所控制,纳米/微米相增韧机制决定着该陶瓷的韧化力学.     

SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3纳米复相陶瓷的力学性能和显微结构

本文介绍用非均相沉淀方法制备的纳米SiC-ZrO2(3Y)-Al2O3复合粉体经放电等离子超快速烧结得到晶内型的纳米复相陶瓷,超快速烧结的升温速率为600℃/min,在烧结温度不保温,迅即在3 min内冷却至600°C以下. 力学性能研究结果表明,在1450℃超快速烧结得到的纳米复相陶瓷的抗弯强度高达1200MPa,断裂韧性K1c为5 MPa1/2. TEM像显示纳米SiC颗粒大多分布在Al2O3母体晶粒内,也有一些纳米SiC颗粒分布在ZrO2晶粒内. 断裂表面的SEM像表明,穿晶断裂是其主要的断裂模式,这是所制备的纳米复相陶瓷力学性能大幅提高的主要原因.     

纳米Al2O3对纳米4YSZ复相陶瓷结构和性能的影响

以纳米4YSZ和纳米Al2O3粉末为原料,对掺少量Al2O3的4YSZ无压烧结体的烧结特性、结构和性能进行了研究。掺适量的Al2O3可降低烧结温度,减缓4YSZ晶粒的长大。少量的交接渗透强化了晶界,烧结体断裂倾向于穿晶断裂,提高了烧结体硬度。     

三元系ZrO2—Y2O3—Yb2O3材料的低温电性能

采用复阻抗技术对三元系ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３－Ｙｂ２Ｏ３材料在５７３－８７３Ｋ内的离子电导率随组成的变化关系进行了研究,发现该材料的低温电导率随Ｙｂ２Ｏ２含量的增加而降低。用Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式对实验数据进行的分析表明,电导率降低的原因在于Ｙｂ＾２＋与结构中氧空位之间的缔合比Ｙ＾３＋与氧空位之间的缔合更甚,阻碍了氧空位在低温下的定向迁移。     

ZrO2@Al2O3陶瓷涂层耐蚀性能研究

用溶胶－凝胶（sol-gel)法在不锈钢表面制备xZrO2.yAl2O3陶瓷涂层,用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜能谱仪分析了涂层组成与结构;用金相显微镜观测了涂层的孔隙率;用浸泡法和高温抗氧化性试验研究了涂层的耐腐蚀性能。结果表明：xZrO2.yAl2O3涂层随二组分含量的趋近,结构从晶态转变成微晶与玻璃态混合组成,直至完全的玻璃化,涂层致密度提高,耐高温和耐腐蚀性能依次增强。     

Ni对纳米α-Al2 O3/Ni粉体中α相转变温度的影响

以Al(NO3)3·9H2O和(NH4)2CO3溶液为原料,将实验室自制的纳米镍粉加入其中,利用非均相沉淀法制备出粒径＜50nm的纳米α-Al2O3/Ni复合粉体,并用XRD、TEM等手段对纳米复合粉体进行了物相分析及形貌观察.讨论了复合粉体中镍对α-Al2O3相转变温度的影响.结果表明:纳米镍的存在可降低过渡型氧化铝向α型氧化铝转变的相变温度.     

2Y2O3—xCeO2对ZTM复相陶瓷相组成,显微结构,力学性能的影响

采用原位反应烧结工艺制备了ＺｒＯ２增韧莫来石（ＺＴＭ）复相陶瓷。研究和分析了在Ｙ２Ｏ３为２ｆｍｏｌ％的情况下，ＣｅＯ２添加量（用２Ｙ２Ｏ３－ｘＣｅＯ２）对ＺＴＭ复相陶瓷相组成，显微结构及力学性能的影响，结果表明，当ＣｅＯ２添加量（用２Ｙ２Ｏ３－ｘＣｅＯ２）对ＺＴＭ复相陶瓷相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明，当ＣｅＯ２添加量在１．５～４．５ｍｏｌ％时，ＺｒＯ２晶格畸变，晶胞长大，缺陷增加，Ｃ