用吉林球粘土制备β''''-SiAlON材料的研究

采用80%吉林球粘土、20%碳黑,添加1.0%的TiO2或1.5%的白云石,经碳热还原氮化反应制备了β'-SiAlON材料.通过XRD和SEM测试,研究了成型压力、烧成温度、保温时间、烧结助剂等因素对制备β'-SiAlON材料的影响.结果表明,烧成温度1 450℃为宜,延长保温时间有利于β'-SiAlON相的形成;烧结助剂的催化效果以TiO2最好,白云石次之;随着成型压力的增大,合成试样中β'-SiAlON相减少.     

高炉水淬渣制备(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷材料及其显微组织

研究了以高炉水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉体为原料制备Ca,Y复合掺杂α-Sialon陶瓷的无压烧结工艺及Y2O3加入量对显微组织及相组成的影响.结果表明,试样中Ca-α-Sialon呈等轴晶粒,(Ca/Y)-α-Sialon呈柱状晶粒.晶粒形状受控于Y3 的固溶量与烧结温度.随着Y2O3含量增加,柱状晶数量增加.随着烧结温度提高,α-Sialon柱状晶出现粗化和等轴化.     

原位合成(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料

以粉煤灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法原位合成了(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料.通过XRD和SEM研究了配炭量对合成材料相组成和显微结构的影响,并分析了材料的生成过程.研究结果表明,增加配炭量有利于O'-Sialon和β-Sialon的生成;将粉煤灰与炭黑质量比为100/42和100/56的试样加热至1350℃并保温6 h可以合成(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料,且合成材料中O'-Sialon和β-Sialon多以粒状形式存在,平均粒径约为1 μm;(O'+β)-Sialon/莫来石复合材料的生成过程包括O'-Sialon和β-Sialon的生成及O'-Sialon向β-Sialon的转化过程.     

炉渣复相α/β-Sialon材料的合成及性能

以高温自蔓延燃烧法合成的α-Sialon、炉渣、废弃耐火材料等为原料,在流动氮气气氛下,采用原位反应烧结制备复相α/β-Sialon材料。探讨了烧结温度对合成复相α/β-SiMon的相组成、微观结构、体积密度及耐压强度的影响,并对复相α/β-Sialon的耐磨性能进行了检验。结果表明：烧结温度在1450～1550％之间,可制备出复相α/β-Sialon材料。烧结温度越高,生成β-Sialon相越多,体积密度越大,耐压强度越高。所制备的试样具有良好的耐磨性。     

用吉林球粘土制备β＇-SiAlON材料的研究

采用80%吉林球粘土、20%碳黑,添加1.0%的TiO2或1.5%的白云石,经碳热还原氮化反应制备了β＇-SiAlON材料。通过XRD和SEM测试,研究了成型压力、烧成温度、保温时间、烧结助剂等因素对制备β＇-SiAlON材料的影响。结果表明,烧成温度1 450℃为宜,延长保温时间有利于β＇-SiAlON相的形成;烧结助剂的催化效果以TiO2最好,白云石次之;随着成型压力的增大,合成试样中β＇-SiAlON相减少。     

SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+磷光粉低成本制备工艺及发光性能研究

以工业铝酸钠溶液制备的氢氧化铝为铝基原料,采用高温固相反应法合成了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+磷光粉,考察了稀土掺杂量、烧结温度及硼酸加入量对其发光性能、激发光谱及发射光谱的影响,并通过XRD谱及余辉衰减曲线对最佳工艺条件下制备的样品进行表征。结果表明,当稀土掺杂量x(Eu)=3%、x(Dy)=3%,烧结温度为1 300℃,烧结时间为4h,硼酸加入量w(H3BO3)=9%时,所制备磷光粉样品仍保持SrAl2O4的晶体结构,其发光性能最好,发光强度最大,主激发波长在360nm左右,主发射波长在510nm左右;余辉为黄绿色,衰减时间长。     

TaC陶瓷的强化烧结

为探索开发低成本TaC陶瓷强化烧结制备工艺,以C、Ta和TaC粉末为原料,经成形、常压烧结制备出TaC陶瓷.结果表明:以C与Ta单质粉末为原料反应烧结时,发生自蔓延反应,产物疏松多孔,不能获得致密TaC陶瓷;纯TaC粉末在2 100℃烧结时为多孔烧结体,相对密度约为78%,孔隙大、量多且相互连通;采用添加少量C与Ta粉末强化烧结TaC坯体时,在2 100～2 300℃可以制备相对密度为91%以上的FaC无裂纹陶瓷;随强化烧结温度提高以及C、Ta粉末添加量的增加,陶瓷晶粒变粗,致密度提高.讨论了添加少量C与Ta粉末在TaC陶瓷烧结过程中的强化烧结机理.     

烧结助剂对反应烧结Si3N4-BN复合材料的影响

以Si粉和BN粉为原料,采用反应烧结法于1450℃氮气气氛下制备了Si3N4-BN复合材料.分别考察了CaF2、Fe2O3以及Al2O3 Y2O3三种烧结助剂对BN含量(质量分数)为20%的复合材料性能的影响.利用XRD研究了在不同烧结制度下复合材料的物相组成,利用SEM对材料断面形貌进行了观察,并测定了材料的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,同时探讨了不同烧结助剂对复合材料的作用机理.结果表明:以CaF2为烧结助剂时,材料中存在大量的残余硅,其他成分有BN,α-Si3N4和β-Si3N4;以Fe2O3为烧结助剂时,硅可完全氮化,材料的主要成分为β-Si3N4;以Al2O3 Y2O3为烧结助剂时,复合材料中α-Si3N4相含量比β-Si3N4相含量高,其抗折强度最高.     

工艺因素对B4C-AlB12-Al复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金法,以B粉、Al粉、B4C粉为原料,在高纯氩气保护条件下,烧结制备了B4C-AlB12-Al复合材料.利用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行表征,研究了初始原料中Al加入量、烧结时间、烧结温度对材料力学性能的影响.结果表明:烧结试样中除含有B4C,AlB12,Al外,还含有Al3BC和少量Al2O3相;升高温度和延长烧结时间均不利于提高材料的抗弯强度;随原料中Al加入量的增加,材料的力学性能先增加后降低,原料中Al加入量(质量分数)为39.71%时试样的硬度最高为661.43 MPa,Al加入量为45.85%时抗弯强度最高达64.15 MPa.     

β-Sialon对金属复合不烧铝碳材料高温力学性能的影响

研究了加入矾土基β-Sialon对金属Al/Si复合不烧滑板材料高温力学性能的影响.加入矾土基β-Sialon后,材料具有如下特性:(1)高温抗折强度-温度曲线保持原有特性,在1 400℃时强度仍达到40MPa以上;(2)残余强度保持率随着矾土基β-Sialon加入量的增加而略有提高,抗热震性稍有改善.还讨论了材料的高温力学性能与物相组成和显微结构的关系.     

锰源粉末对Fe-Mn-C烧结钢组织和力学性能的影响

以电解锰粉和Fe-76% Mn粉末（质量分数）为原料,在600℃和70% N₂+30% H₂混合气体（体积分数）管式炉中氮化得到三种抗氧化含氮锰源粉末（Mn-3% N、Mn-5% N和FeMn-3% N,质量分数）,研究锰含量以及锰源粉末种类对压制烧结Fe-Mn-C烧结钢组织和力学性能的影响。研究表明:使用氮化锰源粉末制备的Fe-Mn-C烧结钢的力学性能明显优于采用电解锰粉为原料制备的同类材料,随着锰源粉末中N含量的升高,烧结钢烧结膨胀率减小,对合金的强化作用增加。以Mn-5% N作为锰源制备的Fe-2Mn-0.5C烧结钢,其拉伸强度为576 MPa,断后延伸率为3.8%,与电解锰粉为锰源相比,烧结钢的拉伸强度和断后延伸率分别提升了29%和123%。使用氮化锰粉作为锰源的烧结钢内孔隙数量减小,珠光体增多,片层间距降低。     

煤矸石和用后耐火材料合成多孔堇青石

以煤矸石、用后滑板砖和用后镁碳砖为原料,采用石墨、淀粉和复合添加剂为造孔剂,制备出多孔堇青石材料,并研究造孔剂种类、造孔剂加入量和合成温度对材料合成和材料性能的影响.实验结果表明:采用煤矸石和用后耐火材料为原料,在1350～1400℃高温下可以合成高纯度的堇青石材料;复合添加剂为最佳造孔剂,其合适加入量为15%～25%;当复合添加剂加入量为20%,在1350℃保温3h条件下,合成材料的气孔分布均匀贯通,其显气孔率为44.9%,热膨胀系数为2.14×10-6K-1,荷重软化点为1290℃,综合性能良好,具有优良的高温使用性能.     

烧结条件对(α+β)-Sialon陶瓷组织与性能的影响

系统地讨论了两种不同的烧结方法对(α+β)-Sialon系统相形成、显微结构及性能的影响。实验结果表明:同样的烧结参数,热压烧结制备的(α+β)-Sialon具有较好的显微结构和强度,这是由于外加推动力加速了材料的烧结过程,提高了致密度,因而提高了材料性能。讨论了温度、时间和加热速率的影响。结果表明:最适宜的无压烧结和热压烧结温度分别为1750～1800℃和1700～1750℃,烧结时间分别为120 min和60 min。两种烧结方法的最佳升温速率均为15～20℃/min。     

锰球制备条件对氮化反应的影响

利用自制的密闭氮化系统研究不同制备条件的锰球的氮化反应.考察锰粉粒度、成球压力和黏结剂添加量对氮化反应的影响,并测量锰球氮化过程中实时增重和温度曲线.实验结果表明:锰粉粒度由16~40目变成60~80目时,球心温度到达峰值的时间由164 s缩短为101 s,球心最大温升由147℃增至233℃,氮化1 h的转化率由90.81%增至93.64%;成球压力由266 MPa增至443 MPa,球心峰值温度将提前89 s到达,球心最大温升将提高22℃,氮化1 h的转化率由91.59%增至94.92%;黏结剂添加量由1 g增至3 g,氮化1 h的转化率由92.90%降至89.80%;正态对数分布的概率密度函数可用来近似拟合转化速率与时间的关系.      

烧结温度对不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的影响

采用不含氮硬质合金原料,通过在梯度烧结工艺之前添加一步微压氮化烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金;采用SEM观察合金表层的组织结构,图像分析工具测量脱β层的厚度。结果表明:在添加微压(氮气分压为0.5kPa)氮化烧结工艺的情况下,编号Co-8梯度硬质合金在1 420、1 450、1 480℃,1h的烧结工艺下形成脱β层的厚度分别为8、13、24μm;而编号Co-6梯度硬质合金在1 420℃时所形成的脱β层的厚度接近于零,在其他两种烧结温度下,所形成的脱β层的厚度也明显低于编号Co-8梯度硬质合金。与添加Ti(C,N)的原料相比,在相同的烧结工艺下,本文所采用的不含氮原料制备梯度硬质合金的脱β层厚度也明显降低。     

粉末烧结溶解法制备多孔镍及其结构特性

为了制备镍多孔过滤材料,本文以镍粉为原料,以K2CO3为造孔剂,采用烧结溶解法制备了不同孔隙率镍多孔试样。本文讨论了造孔剂体积分数、压坯压力、烧结温度对样品孔隙率、孔径和透气度的影响,以及孔隙率与抗压强度的关系。研究表明:当造孔剂添加量在10%～40%时,样品孔隙率θ为27. 8%～52. 4%。当压坯压力在100～400 MPa时,随压力增大样品孔隙率、孔径和透气度均降低;烧结温度在1000～1250℃时,随烧结温度升高,孔径和透气度先增大后缓慢降低,在1150℃出现峰值。当造孔剂体积分数为30%,压制压力200 MPa时,烧结温度为1150℃时,所制备多孔镍孔隙率为40. 56%,最大孔径为26. 7μm,透气度255. 01 m3·(h·kPa·m2)-1,抗压强度为24. 12 MPa。     

以片钒、石墨为原料制备氮化钒的试验

采用高温非真空法,以球磨片钒、石墨为原料制备氮化钒.结果表明:片钒的球磨时间对反应产物氮化钒中碳、氮的含量均有影响;片钒具有易磨的特征,经试验找出球磨片钒的最佳粒度配比为0.48(球磨15 s):0.52(球磨2 min);在球磨片钒经过还原氮化进入烧结阶段(1 490℃)以后,烧结时间对反应进程及产品成分已影响不大,烧结时间可控制在2～4h.     

添加剂对铁矿烧结过程中煤粉着火温度的影响

通过差热分析方法,分别考察了KMnO4、CaCl2、Li2CO3等添加剂对石墨、煤粉着火温度的影响,并且通过烧结杯实验研究了上述添加剂对铁矿烧结速率的影响.结果表明,KMnO4、CaCl2、Li2CO3等添加剂能够降低烧结料中煤粉的着火温度,进而提高铁矿烧结速率;添加剂的加入量以煤粉质量的1%～3%为宜.     

La2O3掺杂纳米W粉致密化行为与性能

采用溶液燃烧合成法制备了La₂O₃掺杂纳米钨（W）粉,分析了La₂O₃掺杂纳米W粉的致密化行为及La₂O₃对纳米W粉致密化行为的影响,研究了烧结后合金的显微组织形貌、导热性能及显微硬度。结果表明,La₂O₃会显著抑制纳米W粉的致密化速度,纯W粉在1350 ℃烧结后的相对密度可达到96.2%,而La₂O₃掺杂纳米W粉在1500 ℃烧结后的相对密度仅为95.0%。在1500 ℃烧结后的La₂O₃掺杂W合金的晶粒尺寸为0.57 μm,比纯W粉烧结合金的晶粒尺寸小一个数量级,因此其导热性能也较纯W粉烧结合金有所降低,但是显微硬度得到显著提升。     

填料组成对气压烧结Si3N4系陶瓷的影响

研究了在气压烧结条件下填料组成对Si_3N_4陶瓷致密化的影响,制造了高密度、高强度的β-Sialon陶瓷材料。结果表明,用Si_3N_4+BN+MgO或Si_3N_4+SiO_2作填料,能有效地抑制Si_3N_4的分解,促进β-Sialon陶瓷的烧结。结合X-ray、SEM分析,探讨了β-Sialon陶瓷的致密化机理。