ZrO2粉料在Al2O3-SiC纳米复合陶瓷中的作用

采用不同粒径的ZrO₂粉料增强增韧Al₂O₃-SiC纳米复合陶瓷，利用无压烧结制备出了致密的Al₂O₃-ZrO₂(3Y)-SiC纳米复合陶瓷.对不同粒径的ZrO₂粉料在Al₂O₃-SiC纳米复合陶瓷中所起的作用进行了研究，结论为ZrO2粉料的粒径是影响烧结温度的重要因素，添加纳米级的ZrO₂可以降低烧结温度100 ℃以上.断裂表面的SEM图像表明：穿晶断裂是Al₂O₃-ZrO₂-SiC纳米复合陶瓷的主要断裂模式，这是所制备纳米复相陶瓷抗热震性大幅提高的主要原因.     

Al2O3/堇青石陶瓷的制备和抗热震性能研究

为了解决氧化铝陶瓷抗热震性差的难题，将堇青石、纳米SiC加入到Al₂O₃中，通过无压烧结工艺，制备出了Al₂O₃/堇青石抗热震陶瓷.结果表明，w(堇青石)=10%、烧结温度为1 520 ℃时陶瓷可获得最高密度.陶瓷样品能够承受1 500 ℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析，发现堇青石与氧化铝形成长柱状固溶体，呈无规分布状态.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度，对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.     

烧结Al2O3陶瓷在海水中的耐腐蚀性能研究

通过对SEM、孔径分布、孔隙率、弯曲强度等多项性能的测试,研究了由两性氧化物氧化铝烧结而成的陶瓷材料在海水中腐蚀的可能性. 研究结果表明,烧结氧化铝陶瓷在海水中浸泡一年后未发生腐蚀反应.     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

Al2O3/SiC纳米复相陶瓷断裂韧性的研究

采用平均粒径为20 nm和150 nm的SiC粉作为增强相，基体粉为亚微米的Al₂O₃粉(美国)，在1 550～1 750 ℃无压烧结，制备了Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷并对其显微结构和断裂韧性之间的关系进行了研究.结果表明，当采用20 nm SiC粉作为强化相，加入量为3%时，断裂韧性从3.0 MPa·m^1/2提高到6.67 MPa·m^1/2，增加122.5%，材料的相对密度达到98.7%以上.利用SEM观察其显微组织，发现组织中若干个细小的晶粒组成一个单元体，单元体内各晶粒之间结合牢固，这种微观结构有利于Al₂O₃/SiC纳米复相陶瓷韧性的提高.而细晶增韧是重要增韧机理之一.     

纳米SiC粉中的氧含量对Al2O3陶瓷无压煤结的影响

讨论了纳米SiC中的氧含量对Al2O3/SiC纳米复相陶瓷性能的影响,发现当氧含量偏高时,烧结体难以致密化,同时在组织中出现大尺寸气孔,实验证明,氧含量较低的纳米β-SiC可以使烧结体密度和强度得到极大提高;而氧含量偏高的Si/C/N非晶复合粉,提高性能的作用甚微,其根本原因就是,粉体中的氧与硅形成蒸气,从而使烧结体中出现气孔。     

Al2O3抗热震陶瓷的研究进展

为了增进对Al₂O₃抗热震陶瓷发展动态的了解,为Al₂O₃抗热震陶瓷的制备提供设计依据,针对Al₂O₃抗热震陶瓷的常用抗热震性测试方法,Al₂O₃陶瓷微观结构、表面条件、尺寸对抗热震性的影响,利用第二相法提高Al₂O₃陶瓷抗热震性的可行性,以及多孔Al₂O₃抗热震陶瓷的研究进展等方面进行了评述.在Al₂O₃陶瓷中添加ZrO₂、稀土化合物、低热膨胀系数组元或高热导率组元等可以改善Al₂O₃陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、弹性模量等力学性能和(或)热膨胀系数、热导率等热学性能,从而起到提高Al₂O₃陶瓷抗热震性能的作用.叠层Al₂O₃复合抗热震陶瓷将成为今后的一个研究方向.     

纳米SiC粉中的氧含量对Al_2O_3陶瓷无压烧结的影响

讨论了纳米 SiC中的氧含量对 Al2O3/ SiC纳米复相陶瓷性能的影响 .发 现当氧含量偏高时,烧结体难以致密化,同时在组织中出现大尺寸气孔 .实验证明,氧含量 较低的纳米β SiC可以使烧结体密度和强度得到极大提高;而氧含量偏高的 Si/C/N非晶 复合粉,提高性能的作用甚微 .其根本原因就是,粉体中的氧与硅形成蒸气,从而使烧结体 中出现气孔 .     

溶胶-凝胶法Al2O3纳米粉体的制备及表征

以异丙醇铝(Al(C₃H₇O)₃)为原料,采用溶胶-凝胶法制备出了纳米Al₂O₃粉体.TGA DTA分析可知Al₂O₃干凝胶的晶型转变过程，XRD分析结果也表明，溶胶-凝胶法所获得的干凝胶在1 200 ℃的温度下可以完全转化为α-Al₂O₃纳米颗粒,所制备的纳米α-Al₂O₃具有较为理想的晶体结构类型,并未发现其它的相或杂质.透射电子显微镜(TEM)观察到热处理为450?℃时所制备的纳米Al₂O₃粉体是粒径大约在10 nm左右的非晶体，而经过1 200 ℃处理1 h后完全转变成α-Al₂O₃，其粒径范围在15～35 nm，并由此解释随着晶型的转变而产生粒子团聚的原因.     

纳米Ni_3Al/Al_2O_3复合陶瓷的制备及性能

利用氢电弧等离子体法制备了纳米Ni3Al金属间化合物,并以此为弥散相,以氧化铝为基体,采用热压烧结工艺在1 450℃下制得纳米Ni3Al/Al2O3复合陶瓷,并研究其力学性能和微观结构。结果表明:加入纳米Ni3Al的复合陶瓷断裂韧性比纯氧化铝陶瓷有了明显提高,当加入质量分数5%纳米Ni3Al时,断裂韧性最高达12.1 MPa.m1/2。利用扫描电子显微镜观察试样的断口形貌,分析陶瓷的微观结构发现:随着纳米Ni3Al含量的增加,片状晶数量逐渐降低,说明纳米Ni3Al质量分数的加入抑制了片晶的生长。     

烧结温度对Al_2O_3-SiC复合陶瓷力学性能的影响

以Al2O3和SiC为原料,利用热压烧结法制备了Al2O3-SiC复合陶瓷.采用三点弯曲法、单边切口梁法等手段和SEM方法分别测定和分析了该复合陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、致密度和断口形貌.结果表明,Al2O3-SiC10wt%复合陶瓷的致密度随热压烧结温度的提高而逐渐提高,最高可达98.42%;抗弯强度随烧结温度的升高而呈上升趋势,在1 800℃时抗弯强度最大为623MPa;断裂韧性明显是随温度的升高加强,特别是在1 850℃烧结时达到最高值7.9MPa·m1/2.材料的断裂方式主要为沿晶断裂,随着烧结温度升高,穿晶断裂所占的比例增大.     

微波烧结氧化铝陶瓷的纳米增韧研究

高纯度氧化铝陶瓷具有极高的机械强度,在航空航天等国防尖端技术领域具有极好的应用前景．针对目前采用普通方法烧结的高纯度氧化铝陶瓷韧性较差的问题,利用圆柱形微波多模烧结腔进行了高纯度氧化铝陶瓷的纳米增韧研究．以氧化铝（质量分数99．9％）、氧化镁（质量分数0．05％）和氧化钇（质量分数0．05％）为基准原料配比,在其中添加不同比例的纳米氧化铝粉末,研究不同比例纳米氧化铝粉末对陶瓷性能的影响．结果表明,当纳米氧化铝粉末添加量达到30％时,高纯度氧化铝陶瓷试样的密度、维氏硬度和断裂韧性分别达到3．92g／cm^3、23．2GPa和4．21Pa·m^1/2;与未添加纳米氧化铝粉末烧结得到的陶瓷试样相比,密度降低0．5％,但其维氏硬度增加了2．2％,断裂韧性甚至增强了33．7％．     

纳米ZnO. Bi2O3. La2O3复合粉体的Sol-Gel法制备工艺与表征

纳米ZnO作为应用前景意义很大半导体材料,有较高研究价值,为此以Zn（AC）₂2H₂O、La₂O₃、Bi（NO3）₃5H₂O为主要原料,柠檬酸为络合剂,利用溶胶 凝胶法制备了纳米ZnO.i₂O_3^。La₂O₃复合粉体.通过实验研究制备纳米ZnO.i₂O_3^。La₂O₃复合粉体的最佳工艺条件,并利用x-线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、比表面积测定对制备的复合粉体性能进行表征.结果表明,在最佳工艺条件下,干凝胶在600℃条件下煅烧2h,得到了粒径分布约为54nm、比表面积为120.7m²/g的纳米ZnO.i₂O_3^。La₂O₃复合粉体,说明溶胶-胶法制备纳米ZnO有较好的结果.     

Al2O3的质量分数对衬瓷层组织及耐磨性的影响

针对表面工程领域对耐磨材料的迫切需要及制备耐磨材料的复杂性,发明了钢水余热衬瓷技术,并利用该技术对耐磨衬瓷层进行了研究.通过将不同比例的Al₂O₃和金属粉料混合、合成,制备出陶瓷复合粉,并将其涂覆在沾有高温胶的砂型型腔工作面上,通过正常的钢水浇铸工艺,利用钢水凝固时释放出的热量将陶瓷复合粉烧结到钢的表面,达到耐磨效果.利用扫描电镜观察分析了衬瓷层的组织、表面形貌、是否有脱落现象以及衬瓷层与基体的结合情况,利用能谱分析了衬瓷层的成分,利用磨损试验机检测了衬瓷铸件的耐磨程度.结果表明：Al₂O₃的质量分数在35%~45%之间的衬瓷效果最好,其耐磨性是淬火45号钢的80倍.     

纳米三氧化二铝对陶瓷烧结温度的影响

采用在普通陶瓷坯料上涂抹一层纳米三氧化二铝的方法进行分组烧结试验。利用纳米颗粒的奇异特性提高坯料表面的扩散速率,降低烧结温度,提升烧结产物的致密化程度。实验中通过控制纳米添加剂的剂量以及工艺优化,取得最佳的增强、增韧效果。运用SME、XRD等检测手段分析不同晶型、不同形貌的纳米氧化铝对烧结温度的降低程度以及力学性能的改善状况,为陶瓷制备提供实验数据储备。实验结果表明:在陶瓷坯料表面涂抹纳米三氧化二铝涂层既可节省纳米材料又能大幅度降低烧结温度,是提高力学性能的行之有效的措施。     

原材料特性对SiC—TiB2复合陶瓷性能的影响

以微米级α－ＳｉＣ粉为原料,用常压烧结法制备ＳｉＣ－１５％ＴｉＢ２（体积分数）复合陶瓷。研究了原材料特性如烧结助剂种类、增韧相类型和原料ＳｉＣ粉粒度对材料性能和显微组织的影响。结果表明,Ａｌ－Ｂ－Ｃ是ＳｉＣ－ＴｉＢ２复合陶瓷的有效烧结助剂。用它为助剂制备的陶瓷其相对密度和抗弯强度高于以Ｂ－Ｃ,Ａｌ－Ｃ和Ｓｉ－Ｃ为助剂的ＳｉＣ陶瓷。与纯ＴｉＢ２粉末相比,以ＴｉＢ２－ＳｉＣ复合粉为增韧相的复合陶瓷性能     

Al2O3/(W, Ti)C纳米复合陶瓷材料的力学性能与强韧化机理

采用纳米和亚微米级的α-Al₂O₃,以及微米级的(W,Ti)C粉体为原料,制备了Al₂O₃/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料.在基体Al₂O₃含有体积分数为11%的纳米Al₂O₃时复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最优,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为840MPa,6.55MPa·m^1/2和20.1GPa.TEM实验表明,纳米颗粒的加入明显抑止了基体晶粒的长大,形成了典型的骨架结构,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合.内晶型和晶间型第二相颗粒产生的残余应力场、断裂模式的改变和晶粒细化强化促进了复合材料抗弯强度和断裂韧性的提高.     

大气中熔融Zn/Al2O3陶瓷涂层界面反应机理分析

为了分析熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层界面反应产物及其反应机理,在大气气氛中测定了熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角.通过扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等手段,分析了润湿表面及断面组织形貌、润湿后Al₂O₃陶瓷涂层表面相结构及其微区成分.结果表明：熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角较大,约为138°,随着润湿时间的延长,润湿角减小到约131°,并基本保持不变;熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层在润湿过程中,界面处产生了物质迁移和成分变化,生成3ZnO47Al₂O₃、4ZnO11Al₂O₃和ZnO/Al₂O₃等类似尖晶石结构的锌铝化合物.这表明熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层间发生了反应性润湿.     

烧结工艺对衬瓷界面显微组织的影响

针对传统方法制作陶瓷涂层材料成本高、结合强度低、不适用于大规模生产等问题,采用纳米耐磨相预渗入法衬瓷技术,通过常压烧结制成了纳米陶瓷涂层材料.通过对其中3组不同烧结工艺所得样品的扫描电镜图片分析,发现纳米耐磨相料浆渗入坯体表面间隙较深的部位,烧结后形成了无明显界面的衬瓷层,克服了传统表面涂层结合强度低的缺点.通过对比不同烧结工艺与显微组织的关系,发现提高衬瓷层致密度的最有效措施是提高烧结温度,而靠延长保温时间来提高致密度的做法基本无明显效果.本实验中获得的最佳烧结工艺为M3     

烧结温度对BaTiO3多孔陶瓷性能的影响

采用水基冷冻浇注法制备了具有层状结构的BaTiO3多孔陶瓷,研究了烧结温度对多孔陶瓷微观形貌、收缩率、孔隙率及介电性能的影响,并探讨了高岭土悬浮剂在烧结过程中所起的作用.研究结果表明:高岭土含量4wt%的样品收缩率从1 200℃时的27%升高到1 220℃时的56%,同时孔隙率从78%下降到56%,高岭土含量8wt%的样品收缩率从1 200℃时的30%升高到1 220℃时的61%,同时孔隙率从72%下降到39%;高岭土在烧结过程中起到烧结助剂的作用;烧结温度升高会使孔径变小并导致孔隙排列由有序结构向无序结构转变.高岭土含量为8wt%,烧结温度1 200℃时,可以得到分布均匀的层状结构多孔陶瓷;高岭土含量为4wt%,烧结温度1 220℃时可得到介电常数130的多孔陶瓷.