添加剂SiO2在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用研究

系统研究了添加剂 Si O2 在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用 .添加剂 Si O2 的 液相烧结 作用在高熔点 Zr O2 陶瓷涂层中比较明显 ,而在较低熔点 Al2 O3陶瓷中不明显 .在激光重熔中 ,Si O2 能降低 Zr O2 熔化层应力并阻碍裂纹扩展 ;在 Al2 O3陶瓷涂层中 ,Si O2 还能使熔化层晶粒均匀化 ,并在晶粒间形成连续玻璃质抑制裂纹形成、阻碍裂纹扩展 .而 Al2 O3陶瓷涂层中的Ti O2 ,激光处理时生成 Ti Al2 O5,此相导致熔化层产生巨大的不对称应力使之易出现裂纹 ,但其能提高涂层的致密度和耐磨性     

激光烧结陶瓷温度场的数值模拟

根据热传导理论，推导出了激光烧结陶瓷过程中的热传导方程;并采用数值模拟的方法，编写了基于有限差分法的计算机程序。在此基础上，分别模拟计算了在各种不同的烧结工艺条件下，CO2激光辐照Al2O3陶瓷的温度场,结果表明,采用激光辐照的办法烧结陶瓷可以使陶瓷在短时间内达到很高的温度。此外，还计算了烧结过程中材料的温度随空间的变化曲线,结果表明,平行于激光辐照方向的温度梯度大小不随烧结时间变化而只与激光功率有关，激光功率越大温度梯度越大。研究还发现：垂直激光辐照方向的温度梯度的大小取决于激光束的功率密度分布和光斑大小。     

纳米Al2O3粉体材料激光烧结成型基础试验研究

基于激光烧结快速成型技术 ,利用CO2 激光对纳米Al2 O3 粉体材料进行激光烧结成型的试验并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪等对烧结样品进行分析。结果表明 ,在适当的工艺参数下 ,对Al2 O3 粉体的激光烧结可获得一定形状的、致密的陶瓷块体 ,块体内部晶粒保持在纳米尺度     

激光烧结制备Nd:Y2O3透明陶瓷的研究

以微米级普通商业粉为原料,采用CO2激光烧结技术获得可见光区透光率约60%、红外区透光率可达80%的Nd:Y2O3陶瓷.经1250℃预烧后的平均粉径约400 nm的原料粉素坯,在～292 W/cm2的激光功率密度下烧结200～300s,可以得到气孔率低,透光度较好的透明陶瓷.采用X射线衍射,扫描电镜分析了陶瓷的物相和显微结构,探讨了激光烧结透明陶瓷的透光机理.激光烧结透明陶瓷过程短,可控性强,对透明陶瓷烧结技术地发展具有十分重要的意义.     

激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场

用有限元法对激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场和残余热应力场进行了模拟计算,并对烧结过程试样中的温度分布进行了实时测量.结果表明:激光照射面(Al2O3层)和背光面(Ti层)的温度落差为325℃.陶瓷侧温度梯度大于金属侧,成分梯度指数p值愈大,陶瓷侧温度梯度愈大.试样内残余热应力分布受p值控制,依据残余热应力最小且陶瓷层为压应力的设计准则,确定了激光烧结Al2O3/Ti系FGM的最佳成分梯度指数p=0.5.     

激光烧结锆钛酸钡压电陶瓷

报道了采用激光烧结技术制备锆钛酸钡(BZT)压电陶瓷的研究。用常规方法制备了锆钛酸钡粉料，采用CO2激光直接烧结锆钛酸钡坯材，最大激光功率150 W，扫描转速1440 rad/min，烧结时间10 min;对陶瓷样品介电频谱与谐振频谱的测量显示了锆钛酸钡的压电特征;比较了传统高温炉烧结与激光烧结陶瓷样品的高温介电谱线，激光烧结陶瓷样品居里温度有所提高;测得介电常数和压电常数分别为1563 pC/N和45pC/N;X射线衍射(XRD)谱图显示(111),(002)衍射峰相对强度增强;陶瓷样品表面的显微照片显示了晶粒生长的形貌。激光烧结可以作为功能陶瓷烧结的方法之一。     

La2O3-B2O3玻璃添加对Zn0.5Ti0.5NbO4微波介质陶瓷结构及性能影响

利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段研究了添加La2O3-B2O3玻璃作为烧结助剂的Zn0.5Ti0.5NbO4微波介质陶瓷在低温烧结过程中的结构及微波介电性能变化。实验结果表明,适当的La2O3-B2O3玻璃添加不会影响Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的相组成。添加质量分数2%的La2O3-B2O3烧结助剂有助于在烧结过程中形成液相,液相能有效加速Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的低温烧结过程,实现Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷的致密化。在875℃烧结时,添加质量分数2%La2O3-B2O3玻璃的Zn0.5Ti0.5NbO4陶瓷具有优异的微波介电性能:εr=33.91,Q×f=16579 GHz(f=6.1 GHz),τf=-68.54×10-6/℃。     

激光烧结合成ZrW2O8材料

采用激光烧结快速合成方法成功制备出负热膨胀ZrW2O8材料。在扫描电镜(SEM)下观察样品形貌,显示出激光烧结ZrW2O8样品颗粒细小、分布均匀，晶粒大小在10 nm左右。X射线衍射(XRD)和拉曼光谱分析表明，激光法烧结可以有效地合成ZrW2O8,样品表面仅包含α-ZrW2O8，而样品内部除包含主要成分α-ZrW2O8外，还有γ-ZrW2O8相存在,可能与激光烧结过程中圆坯片内部存在极大的应力有关。同时分析了激光扫描速率对样品性能的影响，结果表明，激光烧结合成ZrW2O8时，在合适的激光功率密度下，适当地降低扫描速度，可以有效地减少γ相的产生。     

(Ta2O5)0.92(TiO2)0.08介电陶瓷的激光烧结改性研究

采用CO2 激光对 (Ta2 O5) 0 .92 (TiO2 ) 0 .0 8陶瓷的烧结改性进行了系统研究 ,分析了改性微观机理。所制备的陶瓷试样比普通炉烧试样的介电常数值提高了约 3倍 ,平均值约为 4 5 0 ,同时具有良好的热稳定性。通过X射线衍射相结构分析 ,确定激光烧结陶瓷试样中存在H -TiTa18O47高温相 ,采用金相和扫描电镜的分析方法 ,首次获得了陶瓷试样的 3D显微结构信息 ,激光烧结试样具有与普通炉烧试样明显不同的显微结构特征。相结构及显微结构的差异应是激光烧结试样介电性能改善的主要原因。     

TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析.分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区.实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好.     

一种用于激光烧结陶瓷的大功率CO2激光均束装置

理论设计了一种反射型正交双带式积分镜均束装置，委托加工出实物，并搭建了实验装置。通过观察，该装置对实验用大功率CO2激光器光束达到了一定的均束效果，但同时均束得到的光斑光强分布出现了分裂现象，对其产生原因进行了分析。最后用均束后得到的光束对Ta2O5陶瓷进行了激光烧结实验，证明烧结效果得到了改善。     

激光烧结Sr_(1.86)Ca_(0.14)NaNb_5O_(15)无Pb压电陶瓷

采用激光烧结技术,制备出相对密度为97.5%的Sr1.86Ca0.14NaNb5O15(SCNN)无Pb压电陶瓷。最佳烧结条件为:激光烧结功率密度为1.99W/mm2;激光烧结时间为60s;激光功率密度升降速率为0.50W/mm2.min。与传统炉烧SCNN陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷室温下1MHz的介电常数κ从1312增长到1419,机电耦合系数k33从17%增长到了27%,压电常数d33从60pC/N提高到93pC/N。扫描电镜(SEM)观测发现:与传统炉烧陶瓷相比,激光烧结SCNN陶瓷的晶粒尺寸较小,气孔较少,Na挥发较少;陶瓷片的X射线衍射(XRD)分析表明,激光烧结陶瓷的晶粒具有一定程度的取向生长。     

Y_2O_3-MgO-Al_2O_3烧结助剂对SiC陶瓷烧结和导热性能的影响

对SiC粉体进行热处理,采用Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂,在1 750~1 950℃下30 MPa热压烧结1 h,制备SiC陶瓷。TG分析SiC的氧化特性,测定Zeta-电位研究SiC粉体的分散特性,测定其高温浸润性研究烧结助剂与SiC之间的亲和性。结果表明:SiC粉体热处理和提高SiC浆体的pH值,有利于提高Zeta-电位,进而提高分散均匀性;Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂高温下与SiC具有良好的浸润性;SiC粉体热处理明显降低了烧结温度。尽管Y2O3-MgO-Al2O3烧结助剂在高温下有一定的挥发,但是当其含量大于等于9%(质量分数)时,1 800~1 950℃下热压烧结可获得显气孔率小于等于0.19%的致密SiC陶瓷,其热导率大于190 W.m–1.K–1。     

宽带激光制备四方相钛酸钡陶瓷

以碳酸钡和二氧化钛为原料,采用宽带激光烧结技术制备了钛酸钡陶瓷.利用X-射线衍射(XRD)、差热-热失重分析仪(TG-DSC)对钛酸钡陶瓷的组织结构进行了表征.实验结果表明,宽带激光烧结技术可制备出四方相钛酸钡陶瓷,其质量分数高达91.5%,且其居里温度从120 ℃被提高至125.9 ℃.     

BCL助烧剂对CSLST微波介质陶瓷性能的影响

采用B2O3-CuO-Li2CO3(BCL)作为助烧剂对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3(CSLST)微波介质陶瓷进行降温烧结。系统讨论了BCL的添加量对CSLST微波介质陶瓷的烧结行为、晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明:BCL的加入将CSLST陶瓷的烧结温度从1 250℃降至925℃。当BCL添加量小于质量分数5.5%时,样品中只含单一的钙钛矿结构晶体,而当BCL添加量大于质量分数7.5%时,则会产生第二相。添加BCL的质量分数为5.5%,烧结温度为925℃保温5 h,所制CSLST陶瓷具有良好的微波介电性能:εr=86.69,Q.f=2 267 GHz,τf=29.3×10–6/℃。