烧结温度对碳化硅-氧化铝陶瓷过滤器性能的影响

采用有机泡沫浸渍工艺制备陶瓷过滤器,探讨了烧结温度对SiC基泡沫陶瓷过滤器性能的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,SiC基泡沫陶瓷过滤器的抗压强度和热震稳定性呈现先增加后降低的趋势,当烧结温度为1430℃时两种性能均较高;此时由于在陶瓷中晶粒尺寸均匀、气孔和玻璃相含量较少,并且相中含有较多的莫来石相和较少的方石英相因此其综合性能最佳,此时陶瓷的容重为0.5 g/cm3,抗压强度为2.7 MPa,1100℃-室温热循环次数为27次.     

铸铁用碳化硅质泡沫陶瓷过滤器的制备与性能

使用有机泡沫浸渍工艺制备碳化硅质泡沫陶瓷过滤器,探讨了复合粘结剂的比例、烧结助剂(Al2O3)的加入量及烧结性能。样品的抗压强度与Al2O3的含量之间存在最佳搭配关系,莫来石相的生成是材料强度提高的一个重要贡献因素。采用最佳配方在1400℃制得的碳化硅质泡沫陶瓷过滤器抗压强度达到1.9MPa,样品加热至1100℃,放入15℃水中急冷的热震次数高达15次。     

铸造用Al2O3基泡沫陶瓷过滤器的制备与性能

使用有机泡沫浸渍工艺制备Al2O3基泡沫陶瓷过滤器,探讨了Cr2O3、TiOM2、SiO2微粉、粘土和锂土等因素对Al2O3基泡沫陶瓷过滤器性能的影响.试验结果表明,使用Cr2O3和TiO2作为助烧剂,促进了液相的生成,可降低Al2O3基泡沫陶瓷的烧成温度;适量的SiO2微粉加入可提高常温抗压强度,但过多SiO2微粉的加入会起到相反的作用;粘土和锂土的加入无论对其常温抗压强度还是对其热震稳定性都能产生不利的影响.采用正交分析方法,得出了Er2O3、TiO2、SiO2微粉的最佳含量以及粘土与锂土的最佳配比,当TiO2、Cr23取0.5wt%,粘土和锂土的质量比例取3:2,SiO2微粉取4wt%时,可得到性能最佳的Al2O3基泡沫陶瓷过滤器.     

SiC基泡沫陶瓷载体的表面活化研究

研究了SiC基泡沫陶瓷的载体软质聚氨酯泡沫塑料的表面处理对泡沫陶瓷性能的影响.选用不同浓度的聚乙烯亚胺（PEI）溶液作为表面活化剂.研究结果表明,活化液浓度太高或太低,泡沫陶瓷的强度都不高.PEI既是活化剂,本身又是有机物,浓度小了不能达到良好的活化效果,浓度过大又会由于引入大量的有机物,使坯体烧结过程中有机物挥发阶段发气剧烈,使得坯体开裂,影响陶瓷体的强度.最佳的活化浓度下活化2h泡沫陶瓷的抗压强度为未活化的3倍.     

纳米SiC填料对SiOC泡沫陶瓷性能的影响

以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法及有机泡沫浸渍法相结合制备了SiOC泡沫陶瓷。研究了纳米SiC填料含量对SiOC泡沫陶瓷的抗压强度、孔隙率的影响,并对泡沫陶瓷的微观形貌进行了分析。结果表明：随着纳米SiC填料含量的增加,Si0C泡沫陶瓷抗压强度先升高后降低;在相同的裂解温度下,添加纳米SiC填料可提高泡沫陶瓷的孔隙率。当SiC填料含量达5％时泡沫陶瓷抗压强度达最大值17．8MPa,其孔隙率为88％。微观结构分析显示,SiOC泡沫陶瓷呈三维网状结构,孔径为100～500μm,具有良好的贯通性,且孔筋处结构较为均匀致密。     

高强度碳化硅泡沫陶瓷的制备及其抗压强度研究

选用Al2O3、Y2O3作为烧结助剂,通过有机模板复制法及多次浸渍涂覆工艺制备出高强度碳化硅泡沫陶瓷材料。系统地研究了原料组成、烧结温度等工艺参数对制得的碳化硅泡沫陶瓷物相组成、宏观结构、微观结构的影响,同时对陶瓷的气孔率、力学性能等进行了测试。结果表明:通过选取不同PPI值的有机泡沫模板,泡沫陶瓷宏观孔径可控;随着涂覆次数的增加,陶瓷体孔径减小、孔棱直径增加;随着烧结温度的提高,孔棱致密度增加,抗压强度显著提高;在1700℃下获得了20PPI值,气孔率为77%,抗压强度达2.48MPa的碳化硅泡沫陶瓷。     

低温常压烧结SiC陶瓷的结构与性能

采用Al2O3-Y2O3-CaO烧结助剂体系,低于1600℃无保护气氛条件下常压烧结制备SiC陶瓷。研究了粘结剂含量、压制压力、SiC原料粒径级配、烧结温度、烧结助剂含量等对SiC陶瓷结构与性能的影响,优化低温常压烧结SiC陶瓷工艺参数。结果表明,在SiC陶瓷烧结过程中,烧结体中的助烧熔体能充分填充孔隙,并在随后的冷却过程中大多转化为晶态氧化物,有效促进SiC陶瓷的烧结致密化,并赋予其良好的结构与性能。采用3.5μm和0.5μm粒径的粉体按3∶1质量比级配,烧结助剂含量为30%(质量分数),1575℃烧结制备的SiC陶瓷的密度为2.93 g/cm3,抗弯强度为359 MPa。     

制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料研究

以带有SiC涂层(厚度～lμm)的C纤维预制体作为骨架,液相浸渍Sol-Gel法制备的高固相含量ZrO2先驱体,溶胶-原位烧结制备多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料.ZrO2先驱体溶胶稳定性取决于pH值和稀释NH3-H2O的浓度.pH=3时先驱体溶胶固相含量为50%.XRD及SEM结果表明:不同烧结温度和烧结气氛条件下,多孔Cf/ZrO2陶瓷基复合材料的成分物相和表面形貌有明显差别.Ar气氛低温烧结可以有效防止C纤维氧化和副反应发生,断裂过程中有纤维拔出的痕迹.1100℃烧结制备Cf/ZrO2陶瓷基复合材料力学性能最好,显气孔率为54%时弯曲强度接近13 MPa.     

反烧结Si_3N_4复合陶瓷力学性能研究

以TiSi2、SiC和Mo粉为原料,通过反应烧结方法制备Si3N4基陶瓷,并测试其力学性能。结果表明:随着SiC含量的增加,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度先升高然后下降,当SiC含量为40wt%时,复合陶瓷的硬度和抗弯曲强度达到最大值,分别为HRA71和288MPa;随着Mo含量的增加,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的硬度逐渐提高,而室温抗弯强度则是先增加后减小,当Mo含量为10wt%时,Si3N4-TiN-MoSi2-SiC复合陶瓷的抗弯强度达到最大值,为321MPa。此外随着热震次数的增加,两种复合陶瓷的弯曲强度均下降,在相同的循环次数下,Si3N4-TiN-SiC-MoSi2陶瓷的热震性能优于Si3N4-TiN-SiC陶瓷。     

三维网络SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料的制备

以中间相沥青添加质量分数为50%的Si粉制备的炭泡沫预制体为坯体,在高温感应烧结炉中结合反应烧结工艺制备了SiC多孔陶瓷预制体.利用挤压铸造工艺制备了SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiC多孔陶瓷骨架及复合材料的微观形貌和界面结构,通过X射线衍射分析仪(XRD)对多孔陶瓷预制体物相组成进行了分析.利用阿基米德排水法,测试了多孔陶瓷的孔隙率和复合材料的密度.结果表明:添加Si的质量分数为50%的炭泡沫预制体反应烧结后获得的SiC多孔陶瓷具有三维连续通孔结构,孔筋致密并且具有较高的开口孔隙率.通过挤压铸造工艺制备的SiC多孔陶瓷增强铝基复合材料界面结合良好,无明显缺陷.     

SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料的制备与性能研究

本实验通过挤压浸渗工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料,并研究了不同孔隙率的泡沫陶瓷增强相对复合材料性能的影响。通过微观结构分析,制备的复合材料两相间结合紧密,没有裂纹及其他缺陷产生。多孔陶瓷作为增强相可以有效地细化ZL205A合金的晶粒,多孔陶瓷孔隙率的降低,孔结构越小,合金晶粒越细小。对制备的复合材料进行力学性能测试,复合材料的硬度和抗弯强度最高能够达到127.6HV和415MPa。对制备的复合材料进行摩擦磨损测试,结果表明,连续陶瓷相的存在将铝基体严重的粘着磨损和剥落磨损转变为较轻的磨粒磨损,极大提升了复合材料的摩擦磨损性能,为其用于耐磨领域提供了理论依据。     

Preliminary testing of NiFe_2O_4-NiO as ceramic matrix of cermet inert anode in aluminum electrolysis

1　INTRODUCTIONTheideaofusinginertanodes(alsocallednon consumableoroxygen evolvinganodes)inaluminumproductionisasoldastheHall H啨ｒｏｕｌｔｐｒｏｃｅｓｓ ,dat ingbacktothediscoveryofoneoftheinventors ,Hall[1] .Inertanodesareintendedtoreplacethecon sumablecarbonanodethatiscurrentlyused .Withacarbonanode ,thecellreactionisAl2 O3+ 3/ 2C =2Al+ 3/ 2CO2 (1)where　acryolite basedmelt(Na3AlF6 AlF3 CaF2 )atnear 96 0℃servesassolventforthealumina .Withaninertanode ,thecellreactionwillbeAl2 …     

ZrO2/Al2O3复相泡沫陶瓷过滤器制备工艺研究

采用有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷,研究了各种不同工艺因素对泡沫陶瓷性能的影响。采用XRD、SEM对泡沫陶瓷的相组成及微观结构作了分析与探讨。结果表明,在粘结剂聚乙烯醇加入量为0.5%,减水剂木质素磺酸钙加入量为0.5%,流变剂苏州土加入量为1.5%时,调整分散剂的加入量,当浆料中分散剂四甲基氢氧化铵的质量分数为0.9%时,可获得具有较佳分散性能的浆料。浆料的固相含量为85%时最适合挂浆的需求。对氧化锆氧化铝复合浆料进行进一步分析表明,氧化铝的加入量为20%时,浆料具有较小的粘度。烧结体的XRD分析表明,氧化铝加入量为20%时较好地抑制了t-ZrO2→m-ZrO2转变的发生,将大量的能发挥应力诱导相变的亚稳态四方相氧化锆保留了下来,从而提高了烧结体的力学性能。SEM分析也表明加入适量的氧化铝可有效抑制氧化锆晶粒的长大,并且起到颗粒弥散增强的作用。     

超重力燃烧合成ZTA-TiC-Fe金属陶瓷的高温稳定性

使用超重力燃烧合成技术制备了ZTA-TiC-Fe金属陶瓷复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及变温X射线衍射对金属陶瓷样品的物相组成、微观结构以及升降温过程中材料的微观结构演变行为进行研究。结果表明:利用超重力燃烧合成熔铸方式可直接制备出ZTA-TiC-Fe金属陶瓷;其中t-ZrO2与Al2O3形成的ZTA共晶陶瓷相呈三维网状结构,TiC包覆金属Fe填充于三维ZTA陶瓷骨架中;ZTA-TiC-Fe失效机理:Fe和ZrO2相在750℃左右发生相变;Fe、ZrO2在升降温过程中相变产生的体积变化以及各组分相热膨胀系数不同所引起的内应力释放,导致材料微观结构破坏;有氧环境中,温度超过550℃,表层Fe相的氧化速度加快,生成结构疏松多孔的红褐色Fe2O3。Fe相氧化产生约8倍的体积膨胀,导致三维陶瓷骨架不可逆破裂。     

Y2O3对反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷组织和性能的影响

以低压铸造用升液管为研究目的,以Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为主料,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷。研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析。结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si。Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5%Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88%,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa。     

Phase equilibria and thermal analysis of Si–C–N ceramics

The phase reactions, crystallization behaviour and thermal degradation of two Si–C–N ceramics derived from precursors VT50 and NCP200, respectively, were studied by means of CALPHAD type thermodynamic calculations and experimental investigations by DTA/TG, XRD and SEM/EDX. The phase reaction Si₃N₄+3C=3SiC+2N₂ proceeds during the thermal degradation of both ceramics. Additionally, the phase reaction Si₃N₄=3Si+2N₂ occurs during the thermal degradation of the NCP200 ceramic. To explain quantitatively the high temperature behaviour of Si–C–N ceramics, thermodynamic functions, the reaction scheme, isothermal sections, isopleths, phase fraction diagrams and phase composition diagrams (for gas partial pressures) were calculated. The computer simulations were confirmed by the experiments for both ceramics.     

Effects of SiC and MgO on alumina-based ceramic foams filters

Alumina-based foam ceramic filters were fabricated by using alumina, SiC, magnesia powder as major materials. It has been found that this ceramic filter has a uniform macrostructure for filtering molten metals. The influences of SiC and magnesia content, the sintering temperatures on ceramic properties were discussed. Aluminabased foam ceramic filters containing 2.2 mass% magnesia and 7.6 mass% SiC has a compressive strength of 1.36 MPa and a thermal shock resistance of 5 times. Its main phases after 1 hour sintering at 1 500℃ consist of alumina,silicon carbide, spinel and mullite.     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

聚氨酯表层涂覆制备掺铍碳化硅泡沫的研究

目的采用模板法通过先驱体涂覆裂解工艺获得性能优异的掺铍碳化硅泡沫陶瓷。方法以掺铍聚碳硅烷(PBe CS)、二甲苯作为先驱体配制浆料,采用聚氨酯泡沫为模板,表层挂浆并烧结预制件后获得碳化硅泡沫陶瓷。运用XRD、SEM、波导法、保护热板法等手段,研究了浸渍液配比、烧结温度与Be元素对泡沫陶瓷结构、电磁性能、热导率的影响。结果 PBe CS经过陶瓷裂解后转变为无定型Si C,组成泡沫陶瓷的骨架。泡沫的开孔率为70%~90%,网孔的孔径介于0.5~1.2 mm之间。随着温度、浸渍浓度的增加,骨架的表面越平滑,致密化提高。Be元素的添加提高了陶瓷产率,先驱体中Be含量过低及泡沫陶瓷孔隙率高,导致了Be元素的低介电损耗、高热导率等性能没能在材料的整体复合性能中得到体现。结论通过改变浸渍液配比、烧结温度可以获得所需结构性能的掺铍碳化硅泡沫陶瓷,Be元素对材料性能提升的证明还需进一步研究。