复合助剂Y2O3-CaC2对氮化铝陶瓷热导率的影响

为研究复合助剂Y2O3-CaC2的助烧机制和效果,试验分别在1700℃和1850℃热压烧结含添加剂Y2O3-CaC2的AlN陶瓷。测定了AlN陶瓷的密度和热导率,并分析了AIN陶瓷的微观结构及微观组织与宏观性能的关系。结果表明,添加复合助剂Y2O3-CaC2在1700℃和1850℃热压烧结的AlN陶瓷的第二相均为Y3Al5O12,但在1850℃烧结的AlN陶瓷的第二相和AlN晶内氧含量更低,其热导率高达223W/(m·K)。     

纤维含量对Cf/SiC复合材料力学性能和断裂机理的影响

为实现碳化硅复合材料减重和增韧的双重目的,以Al2O3和Y2O3为烧结助剂,利用真空热压烧结工艺制备了短切碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:烧结过程中,烧结助剂Al2O3、Y2O3之间发生化学反应,促进液相烧结,形成晶界间的次晶相YAG(3 Y2O3.5Al2O3),有利于提高复合材料的断裂韧性;在较高烧结温度下,碳纤维、烧结助剂与基体间发生反应,形成较强结合界面;纤维拔出、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制。     

高能球磨Al2O3-Y2O3粉体混合物的研究

为了合成Y3Al5O12(YAG),对Al2O3-Y2O3粉体混合物进行了高能球磨研究。研究表明球磨后的粉体XRD衍射峰明显,并非无定形态,球磨后粉体中的Al2O3、Y2O3达到纳米级别尺寸后,随着晶粒尺寸的减少而晶格畸变增加,且烧结成的YAG粉体与Al2O3、Y2O3粉体有相似的晶格变化趋势。     

常压烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究

以微米SiC颗粒和工业氧化铝为原料,采用机械混合法制备Al2O3/SiC复合粉末。将复合粉末煅烧、成型,在1 600℃,2h烧结可制备出Al2O3/SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、DSC-TG、SEM和TEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化,烧成收缩和微观结构,结果表明:在氧化铝基体中添加80%(质量分数)平均粒径为5μm的SiC粒子,复合粉末经700℃煅烧后再成型,试样于1 600℃烧结,其相对体积质量可达93.8％。SiC粒子主要被包裹在Al2O3晶内形成“晶内型”纳米复合陶瓷。在烧结过程中由SiC氧化形成的SiO2包裹层与基质氧化铝反应形成的无定形莫来石前躯体可大大促进烧结;SiC埋料氧化形成的外壳可有效阻止烧结体内SiC的进一步氧化。     

Ho3+or Tm3+:YAG粉体均匀制备及光谱性能研究

以Y2O3、Ho2O3、Tm2O3、HNO3和Al(NO3)3·9H2O为原料,尿素为沉淀剂,用均匀沉淀法制备Re0.03Y2.97Al5O12(Re3+=Ho3+or Tm3+)前驱体粉体,用CO2超临界流体干燥技术对前驱体粉体进行干燥,得到前驱体粉末,在空气中1100℃煅烧2 h.用XRD、SEM和荧光分光光度计等对煅烧样品进行表征.结果表明:前驱体1100℃煅烧后的Ho3+or Tm3+:YAG粉体为纯YAG相,类花生状形貌,无团聚,分散良好.摩尔分数为1％的Ho:YAG粉体在220 nm处室温荧光发射光谱强度最大;摩尔分数为1％的Tm:YAG粉体荧光发射光谱发射峰在357 nm处最大.     

锌铝硅系透明玻璃陶瓷晶化行为研究

配合料Li2O-ZnO-Al2O3-Si02于铂金坩埚中在1 600℃熔融2h,经2步热处理工艺控制成核及晶体生长,制备出透明玻璃陶瓷。采用差热分析( DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜( SEM)、傅里叶红外光谱FT-IR和UV-Vis-NIR分光光度计对材料进行表征。热处理温度在970℃以下的玻璃陶瓷只有一种立方结构的锌尖晶石ZnAl204晶相存在。热处理温度为970℃时,开始析出四面体β一石英晶相;1100℃时,四面体β一石英成为主晶相,锌尖晶石变成次晶相。晶粒尺寸符合正态分布,标准偏差随热处理温度增加而增加。根据XRD结果计算出立方锌尖晶石晶体的晶格参数为a= 0.809 3 nm(±0.000 7),与标样十分接近。     

六方氮化硼无压烧结研究

六方氮化硼是一种片状结构材料,解决其烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径。探讨了以六方氮化硼为基体,Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,于1700-1850℃左右的无压烧结。研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的致密度明显提高、强度明显增加。并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度。     

煅烧温度对SiC-Al2O3-Y2O3复合粉体分散性与烧结性的影响

为获得具有良好使用性能的碳化硅基陶瓷复合材料,以亚微米级Si C粉体和分析纯的Al(NO_3)_3与Y(NO_3)_3为主要实验原料、氨水为沉淀剂,用共沉淀包覆方法制备Si C-Al_2O_3-Y_2_O3纳米复合粉体,对复合粉体前驱体的DTA进行分析,并研究其在煅烧过程中的物相变化,以及煅烧温度对复合粉体的分散性和烧结性的影响。结果表明:Al_2O_3和Y_2O_3反应生成新相YAG,当YAG质量分数为10%、煅烧温度为600℃,复合粉体的烧结性能最好。     

氮化铝陶瓷的低温烧结研究

采用了三种复合添加剂Y2O3-CaF2、Y2O3-Dy2O3和Y2O3-Li2O,在1 650℃热压烧结AlN陶瓷;测定、分析了AlN陶瓷的性能和微观结构。结果表明,添加该三种复合助剂在低温烧结的AlN陶瓷晶格氧含量均较低,样品热导率较高,尤其是添加复合助剂Y2O3-CaF2可获得热导率为192 W.m-1.K-1的AlN陶瓷样品。     

烧结助剂含量对液相烧结SiC陶瓷抗氧化性的影响

利用Al2O3和La2O3作为烧结助剂,在1 950℃下用液相烧结技术成功制备SiC陶瓷,并在800℃下对该液相烧结SiC陶瓷进行氧化处理。用XRD、SEM等手段分析SiC陶瓷表面氧化产物相组成和微观结构的演变,并探讨SiC陶瓷氧化动力学规律。研究发现,SiC陶瓷氧化动力学曲线遵循抛物线规律,随着氧化时间增加,其氧化速率开始时迅速上升,其后降低,逐渐趋于平缓。     

热光伏系统中透明导电氧化物滤波器的优化分析

建立了透明导电氧化物(TCOs)滤波器的理论模型,分析了载流子浓度和迁移率对其光学性能的影响。计算了TCOs滤波器应用于以GaSb电池为转换器的热光伏(TPV)系统的最佳载流子浓度和薄膜厚度,最后讨论了石英玻璃衬底厚度的影响。得出以下结论：辐射器温度为1400～1600 K时,匹配Al2 03/Er3Al5 012熔融陶瓷选择性辐射器的TCOs滤波器的最优载流子浓度、薄膜厚度区间分别为(4.3～4.4)×1020 cm -3、389～399 nm,而匹配SiC灰体辐射器的则为(4.4～4.6)×1020 cm -3、382～383 nm;石英玻璃衬底的厚度对TCOs滤波器性能的影响很小,可以忽略。辐射器温度为1500 K时,Al203lEr3Al5012选择性辐射器／TCOs滤波器／GaSb电池的TPV系统输出电功率密度为0.38 W／cm2,光谱效率和TPV效率分别为56.6%和16.7%．     

少烟复合推进剂用纳米结构Fe2O3催化剂及其催化性能研究

制备了一种由惰性组份和纳米颗粒氧化铁组成的纳米结构燃速催化剂( ns -Fe2 03)．X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究显示ns -Fe2 03中的活性组份主要是Fe203,其粒子尺寸范围比较宽,从50～200 nm不等且呈不规则状。对高氯酸铵(AP)的催化热分解研究表明,随ns -Fe203含量的增加,AP的分解放热量增大,对AP的低温分解峰温影响不大,但使得AP的高温分解峰温持续下降。在RDX/AP/A1/HTPB少烟复合推进剂中添加0.25%（质量百分数,下同）的ns-Fe203催化剂可使6 MPa下的燃速从空白配方的6.31 mm/s提高到8.51 mm/s,增速率达35%;添加量均为1%时,6 MPa下ns -Fe2 03和普通Fe203的增速率分别为56%和31%;当ns -Fe203的添加量为2%时,6 MPa下的增速率为69%,10 MPa下的增速可高达78%,显示了ns -Fe203良好的燃速催化性能;在4～10 MPa范围内,ns -Fe2 03的压强指数比普通Fe2 03的低,但比叔丁基二茂铁和卡托辛的高。     

硬脂酸溶肢ー凝肢法制备超细LaCoO3及对硝胺改性双基推进剂燃烧性能的影响研究

以硬脂酸为络合剂，采用溶胶一凝胶法制备了钙钛矿型超细复合氧化物LaCo03．运用差热一热重(DTA-TG)、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对生成LaCo03。的超细粉末进行了表征。比较了湿凝胶的两种干燥方法对产品团聚程度的影响。初步测试了超细LaCo03，粉体对硝胺改性双基推进剂的燃速和压力指数的影响。结果表明：干燥湿凝胶时加入干燥剂无水硫酸钠脱水比真空干燥历得粉体具有团聚程度轻，粒径小的特点；将所得的超细粉体LaCo03按1.7%（质量百分比）比例加入硝胺改性双基推进剂中，在3—18 MPa范围内，显示了提高燃速，降低压强指数的作用，且在14～16 MPa压强范围内产生了平台燃烧效应。     

连续侧面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器被动调Q研究

对比研究了808 nm激光二极管列阵侧面泵浦Nd∶YAG陶瓷与Nd∶YAG单晶激光器在连续和被动调Q运转下的激光输出特性。对于Nd∶YAG陶瓷激光器,在145 W泵浦功率,平平谐振腔20%输出耦合镜透过率时,获得最大44.28 W的1 064 nm连续激光输出,光-光转化效率和斜效率分别为30.5%和38.2%. 谐振腔中插入初始透过率87.89%的Cr⁴⁺∶YAG晶体作为被动调Q开关,在124 W泵浦功率下获得10.03 kHz重复频率,4.62 W平均功率,5.54 kW峰值功率的准连续激光输出。同样实验条件下利用相同尺寸和掺杂浓度的Nd∶YAG单晶进行对比,结果表明Nd∶YAG陶瓷在高功率泵浦下具有广阔的应用前景。     

一种Ti3AlC2陶瓷材料的制备方法研究

采用机械球磨和热处理方法制备Ti3Al粉体,并将Ti3Al和C反应烧结制备Ti3AlC2陶瓷材料。将Ti、Al的摩尔比为3∶1的混合粉末,球磨20 h后经750℃热处理40 min得到质量分数达到98.54%的Ti3Al金属间化合物;然后采用Ti3Al和C的摩尔比为1∶2为原料,进行反应烧结制备Ti3AlC2,在1 300℃保温60 min,可得到试样中Ti3AlC2的质量分数为96.4%。研究得出Ti3AlC2的合成路径即在反应过程中先生成Ti2AlC和TiC两相,然后二者反应合成Ti3AlC2相。     

ZrC２对 ZrB2-SiC复合材料中ZrB2生长机制的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了ZrB2-S1C超高温陶瓷复合材料,研究了颗粒间放电生成的2r02对复合材料中ZrB2生长机制的影响。结果表明,在ZrB2-S1C体系中,ZrB2(1010)面会优先与Zr02 (101)面结合,ZrB2 (1010)面的正常生长受到抑制,(0001)面则成为ZrB2优先生长面。基于此研究结果,可以为ZrB2-SiC复合材料微结构设计和材料性能的改进提供依据。     

纳米α-Al2O3粉体的制备研究

利用硫酸铝铵为原料,以可溶性淀粉作分散剂,用固相法制备纳米a -A1203粉体。采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及透射电镜(TEM)对所得产物进行了表征。粉末XRD结果表明,产品为a-Al203,粉体粒径为50 nm; FTIR研究结果表明,实验所得的样品在波数574 cm-1有一较强的吸收带,对应Al-0键的振动吸收,这是纳米Al203的特征吸收带;由热分析曲线判断出反应物热分解过程。     

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷高温摩擦学行为与机制

为将工程陶瓷材料更好地应用于高温摩擦构件中,研究了氧化锆增韧莫来石复相陶瓷(ZTM)与氧化钇稳定氧化锆陶瓷(TZP)对摩的高温摩擦学行为与机耕。研究结果表明：ZTM的磨损率随着温度的升高而降低,且当温度高于400℃后,由于其摩擦表面生成了转移膜,出现了“负磨损”现象。ZTM摩擦表面转移膜生成的实质是偶件TZP中的Zr原子向ZTM表面扩散所致。ZTM的磨损机制表现为室温下以微观断裂为主,逐渐转变为高温下的粘着磨损机制。对摩偶件TZP的磨损率随温度的升高而迅速增太,且当温度升至400℃后,则出现了严重的磨损。随着温度由25℃至600℃变化,TZP的磨损机制由微观切削为主并伴有一定的多次塑变磨损,逐渐转变为微观脆性断裂磨损。     

透气性金属－陶瓷复合材料热膨胀特性的研究

研究了以Ｆｅ、α－Ａｌ２Ｏ３、莫来石为原料备的透气性金属－陶瓷复合材料烧结尺寸变化率，以及制品在连续升温条件下热膨胀系数的动态变化规律。结果表明，该复合材料具有较小的烧结尺寸变化率和比各组分更低的热膨胀系数。     

全固态连续波583 nm黄光激光器

报道了全固态连续波583 nm黄光激光器,黄激光是分别由Yb: YAG和Nd: GdV04晶体的1030 nm和1341 nm谱线非线性和频产生,两条谱线在各自晶体中对应能级跃迁分别为4F3/2—4I9/2和4F3/2—4I13/2．实验中采用复合腔结构,利用KTPⅡ类临界相位进行腔内和频,当注入到Yb: YAG和Nd: GdV04晶体的泵浦功率分别为12 W和8W时,获得440 mW的TEMoo连续波583 nm黄激光输出。实验结果表明：采用两种激光晶体进行腔内和频是获得黄激光的高效方法,并可以应用到其它两种激光晶体进行腔内非线性和频,获得更多不同波长激光输出。