利用Al氧化反应修复陶瓷宏观裂纹

基于金属Al在高温下氧化形成氧化铝并伴随体积膨胀的效应,利用该体积膨胀抵消烧结致密化导致的体积收缩,设计了Al、Al2O3为主要组成、少量的Y2O3和SiO2为烧结助剂的填充相组分,以95氧化铝方形小坩埚模拟陶瓷宏观裂纹,进行了陶瓷宏观裂纹的修复研究.通过比较Al含量、烧成温度和升温制度对填充组分膨胀量和修复界面微观结构的影响,证实氧化物陶瓷宏观裂纹可通过选择适宜的Al/Al2O3填充组分实现修复.     

陶瓷裂纹的修复

以SiC/Al/Al2O3为原料,加入少量Y2O3,通过烧结中SiC,Al粉氧化以及莫来石生成产生的体积膨胀效应,在简单的工艺条件下制备出一种以莫来石为主晶相的膨胀可调陶瓷材料.把这种原料调成一定固相含量的料浆注入陶瓷裂纹中,烧结过程中的化学反应使其与基体结合,同时产生体积微膨胀很好地闭合裂纹,达到修复的目的,从而以低成本获得材料可靠性的提高.     

Al2O3对LiTaO3陶瓷烧结性能和微观组织的影响

把Al2O3添加到LiTaO3陶瓷中，研究了Al2O3对LiTaO3陶瓷烧结性能的影响，通过制备Al2O3／LiTaO3复相陶瓷，对其微观结构和LiTaO3晶粒内的电畴结构进行了观察。研究结果表明：Al2O3的加入对LiTaO3陶瓷的烧结起到了烧结助剂的作用，随着Al2O3含量的提高，复相陶瓷试样的相对密度随之增大，实验中1300℃无压烧结制备的含有9％Al2O3（体积分数，下同）颗粒的Al2O3／LiTaO3复相陶瓷的致密度最高，组织结构更为致密。在Al2O3／LiTaO3复相陶瓷的LiTaO3晶粒中观察到了90°电畴。     

Al2O3颗粒对LiTaO3烧结性的影响

采用氮气保护热压烧结工艺制备纯LiTaO3压电陶瓷和Al2O3/LiTaO3(简称ALT)陶瓷复合材料,Al2O3p的体积分数(%)分别为0,5,10,15,20.加入少量Al2O3p后,LiTaO3致密度显著提高,ALT陶瓷复合材料的致密度均在99.5%以上.反之,LiTaO3p的加入也能明显提高Al2O3的烧结致密度,而且能够显著降低Al2O3的烧结温度.XRD衍射结果表明,该复合材料中只有LiTaO3和Al2O3两相,无反应产物,说明经过1300℃热压烧结,Al2O3p和LiTaO3稳定共存,两者的化学相容性较好.SEM,TEM观察表明,Al2O3p弥散地分布于LiTaO3颗粒的晶界上,两者结合紧密,且材料内部不存在微裂纹,说明两者的热物理相容性也较好.在这个材料体系中,LiTaO3和Al2O3有很好的相容性.     

烧结助剂Y2O3和Pr6O11对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响

采用高分子网络法制备混合纳米粉体,研究稀土氧化物Y2O3和Pr6O11加入量对Al2O3陶瓷相对密度和热导率的影响。采用阿基米德方法测定样品的体积密度,利用激光脉冲法测量试样的热扩散率并计算得出热导率。结果表明:两种添加剂都可以降低Al2O3陶瓷的烧结温度,提高Al2O3陶瓷的热导率,其中Y2O3的促进作用较强;当保温时间相同、烧结温度为1 500~1 650℃时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率都随烧结温度的升高而增大;当烧结温度相同、保温时间为30~120 min时,Al2O3陶瓷的相对密度和热导率也随保温时间的延长而增大。     

添加TiC对Al_2O_3陶瓷热震行为的影响

热压制备了纯Al2O3陶瓷和Al2O3-30wt%TiC复合陶瓷。研究发现TiC的添加改善了氧化铝陶瓷的力学性能;由于强度的增加使复合陶瓷的临界温差提高了50℃,残余强度都比纯氧化铝的高;韧性的提高使复合陶瓷的热震循环疲劳性能得到改善,复合陶瓷的热震裂纹扩展较曲折。     

烧结助剂对高气孔率SiC陶瓷结构和性能的影响

由叔丁醇、丙烯酰胺和SiC粉及烧结助剂组成固相含量为10%(体积分数)的陶瓷浆料,采用凝胶注模成型和无压烧结工艺制备多孔SiC陶瓷,研究Al2O3和Al2O3+SiO2这两种烧结助剂体系对多孔SiC陶瓷的气孔率、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Al2O3+SiO2复合烧结助剂明显改善SiC陶瓷的烧结性能,与采用单一的Al2O3烧结助剂相比,SiC样品的烧结温度和莫来石的生成温度均降低50℃左右;两种不同的烧结助剂制成的试样中的气孔均呈很窄的单峰分布,中位孔径为2μm左右;随烧结温度的升高压缩强度增大,而气孔率变化不大;以Al2O3+SiO2为烧结助剂、在1 400℃烧结的试样的气孔率和强度分别达到70.57%和17.74 MPa。     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

添加TiC对Al2O3陶瓷热震行为的影响

热压制备了纯Al2O3陶瓷和Al2O3-30wt%TiC复合陶瓷.研究发现TiC的添加改善了氧化铝陶瓷的力学性能;由于强度的增加使复合陶瓷的临界温差提高了50℃,残余强度都比纯氧化铝的高;韧性的提高使复合陶瓷的热震循环疲劳性能得到改善,复合陶瓷的热震裂纹扩展较曲折.     

3Y-TZP/Al2O3陶瓷拉拔模材料及应用研究

采用3Y－TZP/Al2O3陶瓷材料（添加少量的Al2O3以增加基体的硬度和烧结性能）成功地研制开发了TZP陶瓷拉拔模，并且开发出了共沉淀法制取纳米陶瓷粉末技术、成型技术及烧结技术。通过现场拉丝线材试验表明，3Y－TZP/Al2O3陶瓷拉拔模寿命为YG8硬质合金拉拔模的4倍以上。     

Al_2O_3-TiC复合陶瓷的冷压烧结

研究了Al2O3－TiC复合陶瓷的冷压烧结。实验结果表明：通过添加少量的烧结助剂,Al2O3＋TiC冷压烧结能制造出致密的复合陶瓷,制品性能与热压制品性能相当。氢气流量及烧结填料是冷压烧结的工艺关键。     

ZTA/高铬铸铁基复合材料的制备及磨损性能研究

将粒径为2～3 mm的ZTA(ZrO2增韧Al2O3)陶瓷颗粒与自制粘结剂经混合烧结后,获得蜂巢状陶瓷预制体,浇注金属液铸渗陶瓷预制体,成功制备出ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基耐磨复合材料,并考察了复合材料的三体磨料磨损性能.结果表明,复合材料中陶瓷颗粒的体积分数为47％～55％;陶瓷颗粒与基体界面致密,无缩孔、裂纹等缺陷;复合材料的三体磨料磨损性能是高铬铸铁基体的2.41倍.     

Fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at low sintering temperature

A research on fabrication of finegrained Al2O3 ceramic at lower sintering temperature was carried out.Al2O3 powder with 50 nm in diameter is compounded with 11.24%Al and 4.75% Fe(mass fraction) by high-energy ball-milling. AI is got from Al powder which is a component of the materials being milled and Fe from steel milling balls and milling jar during the milling. In this way, nearly no impurity is brought into the composite powder during milling. With hot pressing of the composite powder and pure Al2O3 powder, it is proved that Al2O3 powder can be densified at lower sintering temperature when the powder is compounded in this way. Al2OC and AlFe form during sintering process of the composite powder. With the reactive sintering and multiphase sintering mechanisms, finegrained Al2O3 ceramic is fabricated at low sintering temperature.     

用高岭土合成Sialon粉末的无压烧结

概述了Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料制备方面的研究。以高岭土为主要原料,采用碳热还原氮化法合成的Ｓｉａｌｏｎ粉末为主要原料,分别添加Ｙ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３系与Ａｌ２Ｏ３ＭｇＯ系两种烧结助剂后进行充分混合,混合物粉末在钢模中冷压成两种压坯试样ａ和ｂ,然后在Ｎ２气氛中进行无压烧结。对烧成温度与烧结体体积密度的关系,烧结助剂的作用以及Ｓｉａｌｏｎ粉末无压烧结致密化过程进行了重点讨论。实验结果表明,分别添加１０％Ｙ２Ｏ３５％Ａｌ２Ｏ３和１０％Ａｌ２Ｏ３５％ＭｇＯ（均为质量分数,％）两种烧结助剂的试样ａ和ｂ分别在１６２０℃和１５９０℃烧成温度下,获得了致密的Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料。并且建立了Ｓｉａｌｏｎ粉末无压烧结致密化模型,即ｌｇ（ΔＶ／Ｖ０）∝ｌｇｔ,其致密化过程分为颗粒重排与溶解析出两个阶段,且扩散为全过程的控制性步骤。     

FABRICATION OF Al_2O_3 BASED CERAMIC MOLD FOR CERAMIC PROCESSING

ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮＯＦＡｌ２Ｏ３ＢＡＳＥＤＣＥＲＡＭＩＣＭＯＬＤＦＯＲＣＥＲＡＭＩＣＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ①ＬｉｕＹｏｎｇ，ＨｕａｎｇＢａｉｙｕｎ，ＺｈｏｕＫｅｃｈａｏ，ＨｅＹｕｅｈｕｉＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕ...     

放电等离子烧结Ti/Al_2O_3复合材料机制及性能

利用放电等离子烧结技术制备了Ti/Al_2O_3复合材料,并探讨了其烧结机理,对复合材料性能进行测试.结果表明,Ti/Al_2O_3导电网络结构的形成,有利于在烧结过程中形成的"电容器"瞬间击穿,使Al_2O_3遭到轰击而产生放电离子,活化Al_2O_3晶粒,降低烧结温度;当Ti 含量为40%(体积分数,下同)时复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性和显微硬度分别为99.74%、1002 MPa、19.73 MPa·m~(1/2)和18.14 GPa;裂纹的桥联、偏转是试验材料力学性能得以提高的主要原因.     

Sintering densification and properties of Al2O3／PSZ （3Y） ceramic composites

1　INTRODUCTIONAl2 O3ceramicsisoneofthewide spreadingma terialsbecauseitholdsgoodfeaturessuchasresistancetohightemperature ,oxidation ,corrosionandabra sion .However ,thebrittlenatureofAl2 O3ceramicshaspromptedustoexploreavarietyofapproachestoenhanceitsfracturetoughness .SinceGarvieetal[1]advancedatheoryin 1975 ,thatistoimprovethefracturetoughnessandflexuralstrengthofZrO2 ce ramicswithmartensitictransformation ,ZrO2 hasbeenreceivingconsiderableattention .AddingMgO ,CaO ,Y2 O3andCeO2…     

SiC_p/Al电子封装材料与陶瓷元件浸渗连接机理研究

分别将陶瓷元件嵌入凝胶注模成型后的SiC预制型中,再采用气压浸渗T艺制备高体积分数SiCp/Al复合材料的同时,实现了复合材料与元件的原位连接.采用SEM、EDS和XRD等分析了连接界面的显微组织及界面反应,结果表明:SiCp/AI与元件间的界面反应产物由MgAl204和Mg3Al2(SiO4)3等组成,界面反应层厚度约2～3μm,产物生成量主要由Al合金中的Mg、元件中SiO2含量等因素决定;SiCp/Al复合材料与Al2O3元件通过气压浸渗可以实现有效的反应连接.     

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。     

无压烧结制备Al_2O_3-TiC复合陶瓷

本文采用无压烧结方法制备Al_2O_3－TiC复合陶瓷，较详细地研究了助烧剂含量、采用的埋粉种类及烧结温度对烧结体致密度的影响，结果表明，当采用助烧剂CaO含量为Al_2O_3量的0．5wt％采用Al_2O_3＋TiC作埋粉时具有较好的促进体系烧结的作用，在1860℃的烧结温度下，烧结体相对密度为98％。