Al_2O_3–ZrO_2复相陶瓷的低温力学性能和热学性能

采用无压烧结法制备Al2O3–15%（质量分数）ZrO2（简称ZTA）复相陶瓷,研究了ZTA复相陶瓷在293～77K的力学性能以及300～5K的热学性能,分析了ZTA复相陶瓷在不同温度断裂时断面上ZrO2发生的相变量和相变区宽度。结果表明：ZTA复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度均随温度下降而逐渐提高;77K时抗弯强度、断裂韧性和Vickers硬度比293K时分别提高了10.8%、19.7%和10.4%;ZTA复相陶瓷的热导率随温度下降先增大,在97K时达到最大值,然后随温度下降而降低。低温环境增强了ZTA复相陶瓷中应力诱导t-ZrO2→m-ZrO2的相变增韧效应,提高了ZTA复相陶瓷的低温力学性能。ZTA复相陶瓷具有良好的低温力学性能和较小的低温热导率,是一种有广阔应用前景的低温结构陶瓷材料。     

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷流变性能和抗弯强度的影响

采用有机泡沫浸渍法制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷,分析Al_2O_3添加量对泡沫陶瓷显微形貌、相结构、抗弯强度和浆料流变性能的影响,确定制备复相陶瓷的最佳工艺参数。实验结果表明,ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷由m-ZrO_2相、t-ZrO_2相和Al_2O_3相组成;当Al_2O_3的含量为20 wt%时,烧结的陶瓷颗粒致密均匀,陶瓷的抗弯强度最佳,浆料表观粘度增加;增加Al_2O_3的含量到40 wt%,陶瓷出现较多气孔,浆料的表观粘度增加幅度不大;Al_2O_3的添加影响了复相陶瓷的致密性、晶粒尺寸、相结构等因素;制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷时,最佳工艺参数为20 wt%Al_2O_3和80 wt%ZrO_2。     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

无团聚ZrO_2-Y_2O_3陶瓷超细粉的制备及微观结构表征

本文采用化学共沉淀法,通过对湿凝胶沉淀物的陈化处理和冷冻干燥,获得了晶粒度为15—20nm的ZrO_2-Y_2O_3超细粉。所得粉料不仅尺寸小、分布均匀,而且不含有硬团聚体,所含软团聚体在成型过程中破碎。素坯中气孔的均匀分布为获得致密陶瓷体提供了有利条件。     

ZrO_2_-3Al_2O_3-2Sio_2/SiC_n纳-微米复相陶瓷的反应烧结技术

概述复相陶瓷和纳米陶瓷的主要内容和机理,介绍反应烧结ＺｒＯ２－３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣｎ纳米复相陶瓷技术的研究内容、技术路线、工艺原理和发展前景。     

Al_2O_3添加量对CBS/Al_2O_3复相陶瓷结构与性能的影响

采用流延法制备CBS/Al2O3复相陶瓷。运用FTIR、XRD、SEM和EDS等分析测试手段研究了Al2O3添加量对CBS/Al2O3复相陶瓷微观结构和介电性能的影响。结果表明:随着α-Al2O3添加量的增加,钙长石相的形成抑制了石英相和硅灰石相的生长,试样的烧结温度和致密度明显提高,烧结温度范围扩大。但Al2O3添加量大于48%时,玻璃液相不足以充分润湿陶瓷相,导致体系致密度下降。Al2O3添加量为48%的复相陶瓷850℃烧结,密度ρ=3.11 g·cm-3,10 MHz频率下,介电常数εr=7.95,介电损耗tanδ=1.1×10-3,能够与金浆低温共烧。     

MgO含量对Al_2O_3/ZrO_2/莫来石复相陶瓷性能的影响

采用ZrSiO_4和Al_2O_3为原料,通过无压烧结法制备了不同MgO含量的Al_2O_3/Zr O_2/莫来石复相陶瓷,研究了复合陶瓷的显微组织、弯曲强度、断裂韧性和抗热震性能。结果表明:添加MgO有利于ZrO_2四方相的稳定,从而提高了陶瓷的弯曲强度、断裂韧性和抗热震性。MgO添加量为4%时,Al_2O_3/ZrO_2/莫来石复相陶瓷的弯曲强度达到最大值365 MPa,陶瓷的断裂韧性达到5.31 MPa·m~(1/2)。复相陶瓷热震后强度的损失率仅为5.61%。     

TiO_2-MgO-CaO复相添加剂对ZrO_2陶瓷低温烧结性能影响

以氧化锆粉末为原料,探究TiO_2-MgO-CaO复相添加剂对氧化锆陶瓷低温烧结性能的影响。本文主要在改变添加剂比例及烧结温度情况下,对烧结产品的体积收缩率、体积密度、洛氏硬度进行测试分析。结果表明:在1400℃下烧结的产品性能更加优越,同一烧结温度下复相添加剂TiO_2∶MgO∶CaO比例为1.5∶1.5∶2.0时烧结产品的硬度更高,体积收缩率以及体积密度更大。     

BaNb_2O_6/Al_2O_3复相陶瓷的制备及力学性能

为研究功能材料对结构陶瓷微观结构和力学性能的影响,将铁电相BaNb2O6引入到Al2O3陶瓷中,分别采用无压和热压烧结技术于1350℃制备BaNb2O6/Al2O3复相陶瓷,对其物相组成、微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:BaNb2O6与Al2O3经过高温烧结能够稳定共存,BaNb2O6的加入促进了Al2O3陶瓷的烧结。BaNb2O6加入量为10%(体积分数)时,1350℃无压烧结和热压烧结制备的BaNb2O6/Al2O3复相陶瓷的致密度、抗弯强度和断裂韧性分别为94.6%、214MPa、2.28 MPa m1/2和99.3%、332 MPa、3.55MPa m1/2。当裂纹扩展遇到BaNb2O6晶粒时发生穿晶断裂,但在晶粒内部出现裂纹偏转,说明铁电相BaNb2O6晶粒内部的微观结构有助于陶瓷的强韧化。     

凝胶结合Al_2O_3-ZrO_2复相陶瓷性能研究

研究了凝胶结合剂对Al2O3-ZrO2二元复相陶瓷性能的影响。实验以ZrOCl2.8H2O和AlCl3.6H2O为原料,通过一定的工艺分别制得Zr(OH)4和Al(OH)3溶胶,将两种溶胶强制搅拌混合、静置水洗得到凝胶,凝胶经醇水交换、干燥、研磨和煅烧制得Al2O3-ZrO2复合粉。将凝胶按照一定的比例加入到Al2O3-ZrO2复合粉中混合后半干压成型,分别在1630℃、1650℃、1780℃、1800℃下保温3小时烧成并测定其性能。结果表明:当凝胶结合剂的添加量为15%时,烧成温度大幅度降低至1650℃,此时试样有最佳力学性能和抗热震性能,试样的显气孔率为3.7%,体积密度为4.53g/cm3,耐压强度达到488Mpa,抗热震次数4次。     

ZrO_2增韧对Al_2O_3-TiC一ZrO_2复相陶瓷材料冲蚀行为的影响

本文通过冲蚀表面形貌的SEM观察和XRD物相分析研究了ZrO_2增韧对ATZ材料的冲蚀行为的影响,结果表明:含ZrO_2量为20～60％的ATZ冲蚀应力场诱发下具有良好的相变增韧和微裂纹增韧效果,具有相当好的冲蚀磨损抗力,其中AT_(30)Z_(40)的综合抗冲蚀性能最佳;ZrO_2含量较低时,相变增韧对ATZ材料抗冲蚀性能提高不明显,而当ZrO_2含量超过80％后,ATZ的抗高速冲蚀性能急剧恶化,这是因为它在冲蚀过程中,产生过多的相变诱发微裂纹,而发生微裂纹连接所致。     

Al_2O_3增强ZrO_2陶瓷的制备及性能研究

本文采用热分解法制备Al2 O3 微粉、化学共沉淀法制备 (Y ,Ce)—ZrO2 超细粉 ,通过适当工艺制备出ZrO2 /Al2 O3 复合陶瓷。经研究发现 ,添加Al2 O3,可抑制ZrO2 晶粒的长大 ,提高基体的强度和韧性。当Al2 O3 含量达到 30 % (质量分数 )时 ,复合陶瓷的抗弯强度为 986MPa ,断裂韧性为 13 7MPa·m1/ 2 。材料性能的提高可归结为Al2 O3 颗粒的弥散增韧和ZrO2 陶瓷的相变增韧叠加作用的结果     

晶内型结构的Al_2O_3/SiC_p纳米复相陶瓷

利用非均匀成核的方法在纳米SiC粒子表面包覆一层Al2 O3,通过胶态悬浮液将其均匀分散于Al2 O3 基体中 ,制备出晶内型结构为主的Al2 O3/SiCp 纳米复相陶瓷。通过对材料显微结构及断口形貌分析 ,发现Al2 O3/SiCp 纳米复相陶瓷中 ,含纳米SiC粒子的Al2 O3 晶粒内 ,在残余热应力作用下产生了大量的位错。位错的交截、组合导致微裂纹成核 ,从而诱发材料发生非平面穿晶断裂。说明晶内SiC粒子是改变材料断裂模式的主要原因     

Al_2O_3一Fe_2O_3复相多孔陶瓷的强韧化研究

本文介绍了采用不锈钢纤维及化学镀镍铁粉增韧补强Ａｌ＿２Ｏ＿３一Ｆｅ＿２Ｏ＿３复相多孔陶瓷的方法：研究了不锈钢纤维含量及化学镀镍铁粉对材料性能的影响；探讨了其强韧化机理：用该材料进行了成形模具对比试验。结果表明，不锈钢纤维和化学镀镍铁粉均对材料有明显的强韧化效果。尤其是两者的复合强韧化效果更显著。     

ZrO_2增韧Al_2O_3－硼化物陶瓷性能研究

本文对原料配方研制的ＺｒＯ_２增韧Ａｌ_２Ｏ_３－硼化物陶瓷进行性能测试，并进行分析研究，得出了该陶瓷所具有的性能结论。     

Al_2O_3–SiC复相陶瓷的摩擦磨损特性

用真空热压工艺制备了Al2O3-SiC复相陶瓷.对热压烧结的纯Al2O3以及Al2O3-SiC复相陶瓷进行了摩擦磨损实验,研究了SiC添加量对复 相陶瓷摩擦磨损性能的影响.结果表明:在压力为25 MPa,1635℃热压烧结1h,当SiC的质量含量为5%时,Al2O3-SiC复相陶瓷的耐磨性最佳,虽摩擦系数最大(0.61,Al2O3则为0.46),但磨损率(WR)仪为5×10-4mm3/(N·m).Al2O3-SiC复合材料的磨损机理为脆性断裂引起的磨粒磨损,材料的 WR与断裂韧性(KIc)和Vickers硬度(Hv)的乘积(KIc1/2HV5/8)成反比.     

Al_2O_3基陶瓷表面斑点及其析出相的表征

95%Al_2O_3陶瓷高温烧结后表面斑点的表征与控制对于绝缘陶瓷沿面闪络耐压性能的提高至关重要。为分析和鉴定95%Al_2O_3陶瓷表面暗斑区未知物相和化学成分,采用掠入射X射线衍射技术、飞行时间–二次离子质谱仪并结合扫描电子显微镜/能谱仪技术对95%Al_2O_3陶瓷表面暗斑进行了研究。结果表明:与正常区相比,暗斑区除α-Al_2O_3外,还形成了(Na,K)AlSi_3O_8和Ca_2Al_2SiO_7铝硅酸盐相,暗斑区Si、Ca含量降低而K、Na、Fe富集。元素含量的变化促进了铝硅酸盐相的析出,进而导致95%Al_2O_3陶瓷表面暗斑的产生。     

Al_2O_3陶瓷粉末注射脱脂生坯分形结构表征

采用分形理论建立PIM脱脂生坯的孔隙分形维数、孔隙面积分形维数和迂曲分形维数,再通过实验研究有效热导率与孔隙率的影响关系,进而揭示Al_2O_3脱脂生坯的微观分形结构特征。研究结果表明:PIM生坯孔隙分形维数越大,孔隙越复杂,其孔隙率越大;有效热导率随着孔隙率的增加而减小;而在相同孔隙率下,有效热导率随着面积分形维数的增大而增大,随着迂曲分形维数的增大而减小。     

Y_2O_3添加方式对Al_2O_3陶瓷烧结过程中的物相变化影响

采用非均匀沉淀法和机械球磨法2种方法添加Y2O3获得Al2O3陶瓷,通过研究烧结过程中Al2O3陶瓷的物相变化,对比了2种添加方法的优劣。结果表明:对于非均匀沉淀法制备的Al2O3复合粉体来说,烧结过程中开始生成钇铝石榴石(YAG)相的温度约为1 400℃,低于机械球磨法添加Y2O3烧结过程中YAG的生成温度;YAG的生成量大于机械球磨法;加入较少量的Y2O3(0.05%,质量分数)即可检测到Y3+在Al2O3晶格中的固溶态。扫描电子显微镜照片和面扫结果显示烧结过程中生成的YAG位于Al2O3晶界处。     

ZrB_2-SiC复相陶瓷的注浆成形与无压烧结

研究了ZrB2-SiC复相陶瓷的注浆成形技术,着重讨论了pH值和固相体积含量对料浆粘度的影响;分析了注浆成形后,生坯断面的显微结构以及相对应的烧结体的显微结构。结果表明:ZrB2原始粉料的研磨处理有利于复相陶瓷制品的烧结致密化。当pH值为11时,可制得固相体积含量为50%,粘度为660mPa.s的ZrB2-SiC浆料。