聚乙烯醇(PVA)对无支撑氧化铝膜微观结构的影响

聚乙烯醇（ＰＶＡ）能够避免溶胶－凝胶法制备的Ａｌ_２Ｏ_３膜在干燥阶段产生微裂纹,同时也对Ａｌ_２Ｏ_３膜的微观结构产生影响．利用ＸＲＤ、ＤＴＡ、ＴＧＡ、ＦＴ－ＩＲ及Ｎ_２吸附等手段研究掺杂ＰＶＡ对Ａｌ_２Ｏ_３膜的物相组成、热稳定性以及比表面积、孔径分布、孔表面分形性等微观结构的影响．研究表明,经过４００℃煅烧ＰＶＡ完全排除．与纯Ａｌ_２Ｏ_３膜相比,添加ＰＶＡ的Ａｌ_２Ｏ_３膜吸附量较大,比表面积有所增大,但并不随着ＰＶＡ含量的增多而增加．ＰＶＡ有利于 Ａｌ_２Ｏ_３膜孔径的调整,使孔径分布更狭窄,孔体积也有较大程度的增加．随着 ＰＶＡ的加入,Ａｌ_２Ｏ_３膜的孔表面分形维数降低．     

偏铌酸铅陶瓷低频内耗的研究

用低频倒置扭摆对改性偏铌酸铅铁电陶瓷的内耗进行了研究．在新加工的样品中发现了六个内耗峰,分别位于７０℃（Ｐ_１峰）、 ９０℃（Ｐ_２峰）、２００℃（Ｐ_３峰）、２６０℃（Ｐ_４峰）、４３０℃（Ｐ_５峰）和５１０℃（Ｐ_６峰）处．对引起Ｐ_３、Ｐ_１、Ｐ_２和Ｐ_４峰的物理机制进行了详细探讨．分析结果表明,Ｐ_３峰的本质是一定化的 Ｄｅｂｙｅ弛豫内耗峰。相应的激活能和指前因子分别为１．０１４Ｖ和 ２．４×１０^－１４ｓ．它源于氧空位与畴壁的相互作用． Ｐ_１、 Ｐ_２和 Ｐ_４峰与试样的切割加工密切相关,可归结为点缺陷与位错的交互作用．     

Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3陶瓷的介电和压电性能研究

研究了Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３和（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的电滞回线、压电性能和热滞现象·得到（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）_０．９４Ｂａ_０．０６ＴｉＯ_３陶瓷的剩余极化Ｐ_ｒ＝１９ｕＣ／ｃｍ^２、矫顽场Ｅ_ｃ＝４．７ｋＶ／ｍｍ．发现用适量的Ｂａ^２＋取代（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５）^２＋尽管压电性能有所提高,但同时使得材料的温度稳定性大大降低．     

PEG对陶瓷凝胶注模成型坯体表面起皮的抑制作用研究

在凝胶注模成型的丙烯酰胺单体溶液中加入适量的聚乙烯乙二醇(PEG),可有效克服在空气气氛下单体聚合形成凝胶网络的氧阻聚问题,从而消除陶瓷坯体的表面起皮现象,使坯体的尺寸得以精确控制.研究了加入PEG对碳化硅粉体的分散性、浆料的流变学特性、素坯的强度以及微观结构等的影响,并初步讨论了PEG对单体凝胶化过程中氧阻聚效应的抑制作用机理.     

溶胶-凝胶Al2O3-ZrO2涂层与工程陶瓷的界面结构

采用无机盐先驱体,溶胶－凝胶工艺在氧化铝基工程陶瓷基体上成功制备了Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２徐层．扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射、二次离子质谱分析表明：涂层完整,晶粒均匀,主要成份为α－Ａｌ_２Ｏ_３和ｔ－ＺｒＯ_２;徐层与基体结合紧密,两者存在着明显的元素扩散．     

流态化CVD包硅的Fe3O4的氧化行为

采用流态化ＣＶＤ包硅技术制得了表面均匀包覆ＳｉＯ₂的Ｆｅ_３Ｏ_４磁粉．对该包硅Ｆｅ_３Ｏ_４磁粉的氧化机理和动力学进行了研究．结果表明,氧化反应机理符合三维球对称扩散模型,氧化反应活化能随包硅量的增加而增加,流态化ＣＶＤ包硅能提高Ｆｅ_３Ｏ_４磁粉的抗氧化作用在于粒子表面形成了均匀的ＳｉO₂保护层．     

纳米Au团簇在氧化钛修饰的介孔分子筛MCM-41中的组装

以钛酸丁酯为ＴｉＯ_２前驱体,使ＴｉＯ_２均匀分散于纯硅介孔分子筛ＭＣＭ－４１的介孔孔道内表面,利用ＴｉＯ_２光学性质将ＡｕＣｌ－４还原为Ａｕ（０）并组装于氧化钛修饰的ＭＣＭ－４１孔道中．对所合成的Ａｕ负载的氧化钛修饰的ＭＣＭ－４１进行了ＸＲＤ,ＸＰＳ,Ｎ_２吸附－脱附曲线,及固体ＵＶ－Ｖｉｓ漫反射等多种结构表征．由ＸＰＳ谱和固体ＵＶ－Ｖｉｓ漫反射吸收光谱的ｐｌａｓｍｏｎ吸收峰证明Ａｕ团簇呈现０价的金属状态．     

嵌有纳米碳颗粒凝胶玻璃的制备及其发光特性

以磷酸三乙酯、硝酸铝和正硅酸乙酯为原料,通过它们的水解制备了ｘＡｌ_２Ｏ_３·ｘＰ_２Ｏ₅·１００ＳｉＯ_２（ｘ＝０．２５～３）凝胶．在６００℃对凝胶进行热处理,使其中的有机基团炭化,从而制备出了镶嵌有碳纳米颗粒的ｘＡｌ_２Ｏ_３·ｘＰ_２Ｏ_５·１００ＳｉＯ_２（ｘ＝０．２５,０．５）凝胶玻璃．在室温下以５３２ｎｍ激光（Ｎｄ：ＹＡＧ）激发,在 ６３０ｎｍ处有一强的发光峰,该发光现象是由镶嵌在凝胶玻璃中的纳米碳颗粒产生的．     

表面诱导沉淀法制备Al2O3-ZrO2纳米复合粉体

采用表面诱导沉淀法,制备了Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２（１５ｖｏｌ％）纳米复合粉料,利用透射电子显微镜对其形貌进行了表征．结果表明：在ｐＨ＝５时,可以使ＺｒＯ_２前驱体均匀地包裹在Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面,经过８００℃煅烧之后,Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面均匀地结合着粒径约为３０ｎｍ的ＺｒＯ_２颗粒,ＺｒＯ_２颗粒尺寸均匀．该粉体经过２４ｈ球磨和超声波处理之后,未发生ＺｒＯ_２颗粒脱落现象,表明ＺｒＯ_２颗粒与Ａｌ_２Ｏ_３颗粒表面结合紧密．     

锂离子电池正极材料LiV3O8的低温合成研究

以ＬｉＮＯ_３和ＮＨ_４ＶＯ_３为原料,通过溶胶－凝胶法制备了层状锂钒氧化物ＬｉＶ_３Ｏ_８锂离子电池正极材料,通过ＴＧ－ＤＴＧ、ＸＲＤ等考察了合成条件对产物首次放电比容量的影响．实验结果表明,在４５０℃左右热分解２０ｈ可得到单一相产物ＬｉＶ_３Ｏ_８,其层状结构较为完整,电化学性能好,首次放电比容量可达３５０ｍＡｈ·ｇ－１,作为高能锂离子电池正极材料较为理想．     

低毒的丙烯酸羟乙酯聚合体系凝胶注模成型Al2O3陶瓷

凝胶注模成型技术由于使用了具有神经毒性的单体-丙烯酰胺在一定程度上限制了其在工业上应用。本实验利用低毒的甲基丙烯酸羟乙酯凝胶注模成型Al2O3，研究了在该体系下低粘度高固相体积分数浓悬浮体的流变性及其固化过程。对比研究了JN281和柠檬酸铵两种分散剂对Al2O3浆料流变特性的影响，结果表明：对于该新体系JN281比常用的柠檬酸铵更有效。加入适量JN281可得到低粘度的高固相含量（≥50%）的陶瓷浆料。由新体系凝胶注模得到的素坯表面光滑，强度可达18MPa，SEM照片显示素坯具有均匀的显微结构，最终可烧结出均匀致密内部无明显缺陷的陶瓷部件。     

HEMA-TBA凝胶体系制备多孔氧化铝陶瓷

采用HEMA-TBA凝胶体系制备具有高气孔率, 高强度的多孔氧化铝陶瓷, 研究多孔氧化铝陶瓷的浆料和坯体制备工艺, 并系统研究了分散剂含量和固相体积分数对浆料粘度和悬浮稳定性的影响、干燥和单体含量对生坯性能的影响以及固相体积分数和烧结温度对烧结体微观结构的影响。结果表明: 加入柠檬酸可以使浆料粘度降低, 稳定性提高, 柠檬酸加入量达到2wt%后浆料粘度和稳定性趋于稳定; 固相体积分数的增加会导致浆料粘度和稳定性的增加; 生坯在干燥过程中的收缩比水基体系小很多, 干燥时间也相对更短; 单体含量对生坯强度影响较大, 当单体含量为25wt%时, 生坯强度较高; 通过选择不同的固相体积分数和烧结温度, 可以有效地控制烧结体的微观结构, 气孔率的变化范围在40%~65%, 同时烧结体强度也会随之发生变化, 变化范围在5.7~91.2 MPa。     

Fabrication of semi-conductive ceramics by combination of gelcasting and reduction sintering

In this study, we propose a new process to fabricate electrically semi-conductive alumina by the combination of gelcasting and reduction sintering. The process is similar to the conventional gelcasting method except for varying amounts of methacrylamide monomer dosages at 2.83, 5.50, and 8.04 wt% relative to the mass of the slurry. Correspondingly, the rheological evaluation of aqueous slurry was conducted. The resulting fluidity exhibited that monomer dosage until 8.04 wt% yielded slurry viscosity of 1628 MPA·s at shear rate of 20 s⁻¹, which was feasible for gelcasting without noticeable casting defects. The freshly gelled bodies were demolded, carefully dried, and then sintered at different schedules in nitrogen atmosphere. The reduction-sintered samples were re-sintered in air for comparative evaluation of physical property. The sintered alumina body was characterized by electrical resistance, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. The results showed that monomer additions and sintering schedule significantly affect in lowering electrical resistivity. The obtained lowest value was 3.6 × 10⁶ Ω-cm with 8.04 wt% monomer dosage and sintering at 1550°C with 2 h holding time. The resulting material is classified as semi-conductive, which is potential for electrostatic shielding applications. The effect of physical property and microstructure on electrical conductivity and the corresponding reaction mechanism were discussed in details.     

含硅材料凝胶注模成型中的放气反应对生坯显微结构的影响

原位凝固胶态成型工艺,譬如凝胶注模成型,是目前能制备形状复杂,均匀性好和可靠性高的陶瓷材料的理想成型工艺。含硅的陶瓷粉料,包括硅,碳化硅在氮化硅粉料,适于在碱性水溶液中分散。然而,硅粉及含在碳化硅和氮化硅粉料中的游离硅易于发生水解。放出氢气,在胶态成型的坯体中产生显气孔,特别在碱性溶液中如此。氮化硅本身在水溶液中具有化学不稳定性,易于在碱笥条件下水解或与其他化学物质反应放出气体,同样可能在坯体中产生气泡。确定凝胶注模成型坯体中产生显气孔的真正原因,采用恰当的解决方案,可制备无显气孔的坯体。     

MMA-粉煤灰漂珠体系凝胶注模成型制备多孔陶瓷

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,粉煤灰漂珠为骨料,采用非水基凝胶注模成型工艺制备多孔陶瓷。考察了MMA含量对浆料性能的影响、MMA预聚合方式对浆料成型的影响以及生坯的排胶与烧结方法,并对多孔陶瓷性能进行了表征。研究表明:微波预聚合可缩短诱导期、加速MMA本体聚合;过高的微波功率和引发剂用量使反应加速,不利于聚合稳定;提高预聚合程度有助于缩短浆料固化时间、降低生坯体积收缩;为保证浆料的流动性及生坯的完整性,应将MMA预聚液含量控制在45wt%~60wt%;生坯(MMA 50wt%)在380℃排胶1h、1050℃烧结2h,得到的多孔陶瓷抗弯强度为40.35MPa,显气孔率为42.03%,平均孔径为1.12μm。     

DMAA凝胶体系凝胶注模成型超细ZrO2陶瓷

为了降低传统丙烯酰胺(AM)/N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)凝胶体系的毒性,制备高固相量、低粘度的超细ZrO2(D50=0.19μm)浆料及高性能的生坯和陶瓷,研究了低毒的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)/MBAM凝胶固化工艺及pH值和聚甲基丙烯酸铵(NH4PMAA)分散剂对浆料流变性的影响.最终采用低粘度、高固相量、低毒性的浆料制备了性能优异的生坯和陶瓷.浆料的固相量高达56vol%,生坯表面光洁、不起皮、不开裂,强度接近30MPa,其内部颗粒结合紧密,孔径呈单峰分布,ZrO2陶瓷的抗弯强度及断裂韧性分别为960MPa和17.3MPa m1/2,其结构均匀、致密性好、四方相ZrO2含量高.     

快速铸造收缩-扩张形气膜孔空心涡轮叶片

本文将光固化成形技术和凝胶注模成形技术集成在一起,间接自由成形了带有收缩-扩张形气膜孔空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型.通过建立收缩-扩张形气膜孔型芯干燥收缩受阻模型,推导了临界干燥收缩率计算公式,实验研究了凝胶注模成型坯体冻干特性.结果表明:冻干收缩率随着失水程度增加而增大,在失去约50%水分之后,干燥收缩停止;预冻温度越...     

凝胶注模成型生坯强度影响因素的研究

凝胶注模成型优于传统陶瓷成型技术的一个显著特点是坯体具有足够的机加工强度,此强度的大小与单体聚合所成聚合物的聚合度和交联度有很大关系.本实验从自由基聚合角度分析了丙烯酰胺体系注凝成型氧化铝过程中,有机单体、交联剂、引发剂、催化剂、固相含量以及添加剂聚乙二醇的加入量等固化过程的内部因素对坯体强度的影响.结果表明：在注凝成型体系中,这些物质的相对含量对所成生坯的强度有很大影响,在最佳工艺条件下,氧化铝生坯强度可达到32MPa,完全可以满足机加工要求.     

3D打印氧化铝陶瓷的气氛脱脂热处理工艺研究

脱脂热处理工艺对于3D打印陶瓷的成形质量具有重要的影响。目前光固化3D打印制备得到的氧化铝生坯经过在空气中的脱脂热处理工艺后烧结最终得到的氧化铝陶瓷存在的微观裂纹等缺陷, 将导致其力学性能较差。本工作研究了基于数字光处理(Digital light processing, DLP)技术的氧化铝陶瓷打印热处理工艺, 将3D打印制备得到的氧化铝陶瓷生坯分别在空气与氩气中脱脂后比较其宏观形貌, 发现在空气下脱脂的氧化铝生坯存在微观裂纹。再将脱脂后的生坯在空气下烧结得到氧化铝陶瓷, 并对其微观形貌和宏观性能进行表征, 发现在氩气下脱脂的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸要比直接在空气中脱脂得到的氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸大, 而且晶粒结构致密, 无明显气孔和杂相, 而且具有更高的抗压强度。这说明在氩气中脱脂后烧结得到的氧化铝陶瓷性能更好。在氩气中脱脂的氧化铝致密度最高可达到96.72%, 抗压强度可达到761.7 MPa, 相比于只在空气中脱脂的氧化铝陶瓷性能得到显著提升。