固相烧结SiC陶瓷

实验采用α-SiC,β-SiC和（1％αSiC＋99％β-SiC作为起始粉末,以B,C为添加剂,热压烧结SiC陶瓷,其烧结过程中尽管发生多型体之转的转变,但其现现形式为α-SiC的6H→4H,和β-SiC的3C→6H两种形式,尽管有大量的长柱颗粒生成,但是由于没有弱的界面结合,不能原位增强。     

AIN和B对热压烧结Cf／SiC复合材料性能的影响

研究了烧结助剂ＡＩＮ和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时，Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性，继续增加Ｂ的用量至１ｗｔＴ，虽能大幅度提高材料的强度，但使复合材料的裂韧性大大降低。     

AIN和B对热压烧结Cf/SiC复合材料性能的影响

研究了烧结助剂ＡＩＮ 和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时（小于０．５ｗ ｔ％ ）,Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性,继续增加Ｂ的用量至１ｗ ｔ％ ,虽能大幅度提高复合材料的强度,但使复合材料的断裂韧性大大降低。ＡＩＮ 与ＳｉＣ高温反应形成固溶体,能起到强化和细化基体ＳｉＣ晶粒以及改善ＳｉＣ晶界结构的作用,但对复合材料内纤维与基体间界面的结合影响较小,因此与Ｂ的作用相比,ＡＩＮ 对复合材料密度和力学性能的影响较小。烧结助剂为５ｗ ｔ％ ＡＩＮ－０．５ｗ ｔ％ Ｂ,经１８５０℃和２５ＭＰａ 热压烧结后的Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料具有较佳的综合力学性能,其抗弯强度与断裂韧性值分别为５２６．６ＭＰａ 和１７．１４ＭＰａ·ｍ １／２。     

以Al-B4C-C为烧结助剂的SiC陶瓷液相烧结研究

尝试以含Al,B,C的化合物烧结助剂进行α－SiC粉末的无压烧结，研究了烧结助剂中Al和B的配比，烧结温度，保温时间等因素对烧结体密度和力学性能的影响。结果表明，最佳保温时间为1h；当烧结温度为1850℃以上时，烧结体的相对密度达到了90％；当Al/B=3和4时，烧结体的性能相对较好，XRD显示了Al8B4C7相的存在，表明在烧结过程中反应生成了Al8B4C7，烧结机制是液相烧结。扫描电镜照片显示了断面结构和晶粒形貌。     

制备工艺对热压烧结SiC/SiC复合材料结构与性能的影响

采用纳米SiC和亚微米SiC粉料作为基体形成原料,通过热压烧结技术制备了SiC/SiC 复合材料.研究了粉料颗粒、烧结温度、烧结压力对复合材料显微结构和各种性能的影响.结果显示,采用纳米碳化硅粉体可有效降低烧结温度,促进复合材料的致密化过程,在1780℃、20MPa条件下可获得性能优良的复合材料.而采用亚微米SiC粉体,复合材料的致密化过程需要较高的温度,但随着密度的增加,基体与纤维之间的作用力增强,不利于性能的提高.     

烧结温度对SiC多孔陶瓷性能的影响

采用反应烧结工艺,通过改变烧结温度,制备出了一系列不同烧结温度下（1 600,1 630,1 660和1 690℃）的SiC多孔陶瓷粉体。通过XRD、SEM、气孔测试、压缩强度测试和油水分离测试等,对SiC多孔陶瓷的物相结构、微观形貌、孔隙率、力学性能等进行了表征。结果表明,随着烧结温度的升高,SiO₂的特征衍射峰强度逐渐升高,在1 690℃时SiO₂的特征衍射峰强度最高;SiC多孔陶瓷的气孔随温度升高呈现出先降低后增加的趋势,在1 660℃时气孔率最低为32.1%;SEM分析发现,1 600和1 630℃下烧结的SiC多孔陶瓷中的小颗粒较多,且SiC多孔陶瓷的颗粒较为分散,随着烧结温度的升高,小颗粒相逐渐减少,SiC多孔陶瓷整体逐渐收缩紧密,晶粒逐渐长大。力学性能分析表明,随着烧结温度的升高,SiC多孔陶瓷的压缩强度先升高后轻微下降,在1 660℃时压缩强度达到了最大值25.6 MPa。油水分离测试发现,随着烧结温度的升高,SiC陶瓷的膜通量出现了先降低后有略微升高的趋势,截留率出现了先升高后轻微降低的趋势,在烧结温度为1 660℃时,膜通...     

温度和助剂含量对放电等离子烧结SiC陶瓷的影响EI北大核心

采用Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)-CaO作为烧结助剂制备SiC陶瓷,通过阿基米德排水法、XRD、SEM、TEM及维氏硬度测试等方法,探究烧结温度及烧结助剂含量对SiC陶瓷相对密度、物相结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1300~1800℃下,SiC陶瓷相对密度、硬度以及断裂韧性都呈现出先增加后降低的趋势,在1700℃达到最大值;1700~1800℃发生了β-SiC向α-SiC的相变;减少烧结助剂含量会增加晶界结合强度,提升硬度,并抑制晶粒生长;在1700℃和7%(质量分数)烧结助剂含量的条件下,获得了最佳的烧结效果,相对密度、硬度和断裂韧度分别为97.9%,23.3 GPa和4.1 MPa·m^(1/2)。     

热压烧结添加MoS2的Ti3SiC2复合陶瓷及性能

利用热压烧结工艺(Hot-Pressing Sintering HP)制备不同MoS2质量含量的Ti3SiC2复合陶瓷,并研究其性能.研究表明,在烧结温度为1 400℃,30 Mpa压力,保温60 min的条件下,Ti3SiC2复合陶瓷烧结体的相对密度达99%以上.在Ti3SiC2中添加MoS2能大幅提高材料的性能,当MoS2含量为4 w%时,Ti3SiC2复合陶瓷的显微硬度达到7.83 Gpa,同时它的电导率达到10.05×10#S·m-1.在载荷为38 N和转速为400 r/min下,Ti3SiC2复合陶瓷在干摩擦和油润滑两种摩擦条件下的摩擦系数分别为0.176～0.283和0.062～0.134,并且试样的磨损率分别为2.657×10-6 mm3·N-1·m-1和1.968×10-7 mm3·N-1·m-1,比单相Ti3SiC2陶瓷的磨损率(9.9×10-5 mm3·N-1·m-1)小.     

碳化硅陶瓷的活化烧结与烧结助剂

综述了作为碳化硅陶瓷烧结助剂的热力学条件及液相烧结的有效条件,介绍了碳化硅陶瓷烧结助剂的研究进展.     

以Al-B4C-C为烧结助剂的SiC陶瓷液相烧结研究

尝试以含Ａｌ、Ｂ、Ｃ的化合物为烧结助剂进行了α－ＳｉＣ粉末的无压烧结,研究了烧结助剂中Ａｌ和Ｂ的配比、烧结温度、保温时间等因素对烧结体密度和力学性能的影响．结果表明,最佳保温时间为１ｈ;当烧结温度为１８５０℃以上时,烧结体的相对密度达到了９０％;当Ａｌ／Ｂ＝３和 ４时,烧结体的性能相对较好．ＸＲＤ显示了Ａｌ_８Ｂ_４Ｃ_７相的存在,表明在烧结过程中反应生成了Ａｌ_８Ｂ_４Ｃ_７,烧结机制是液相烧结．扫描电镜照片显示了断面结构和晶粒形貌．     

助烧剂对热压Si3N4基陶瓷组织结构的影响

用ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＴＥＭ分析了用Ｙ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３及Ｙ２Ｏ３＋ＡｌＮ做助烧剂的两种热压Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷的组织结构，用ＥＤＸＡ分析了Ｓｉ，Ａｌ，Ｙ等元素的含量。结果表明，两种Ｓｉ３Ｎ４都是由长柱状β相组成；     

SiC对烧结堇青石材料性能的影响

以高岭土、滑石和工业氧化铝为矿物原料烧结制备了堇青石陶瓷,通过X射线衍射仪、扫描电镜、万能材料试验机和热膨胀仪等测试手段,研究了添加不同含量SiC对烧结堇青石陶瓷相组成和性能的影响,并比较了添加不同颗粒尺寸的SiC对烧结陶瓷强度的影响。试验表明,随着SiC添加量的增加,堇青石陶瓷的弯曲强度、致密度和热膨胀系数逐渐增大。当添加SiC的质量分数为5%、粒径为5.0μm时,烧结堇青石陶瓷的强度较未添加时增大了41.9%,而热膨胀系数的增幅不大。     

碳化硅泡沫陶瓷浆料成分与烧结性能

将用于制备碳化硅泡沫陶瓷的浆料烘干、制粉、干压、烧结,从而探讨浆料的成分与 烧结性能的关系.样品的抗弯强度与烧结助剂的含量之间存在最佳搭配关系,烧结对强度的贡 献主要来自于新相莫来石的生成和玻璃相对碳化硅颗粒的包覆、连接作用.同种成分的样品开 气孔率随着烧结温度的升高表现出单调下降的趋势,而抗弯强度与开气孔率的变化并没有表现 出完全相反趋势;不同成分样品的耐火度均保持在1730℃没有变化.采用最佳配方的浆料和 最佳烧结温度制备的碳化硅泡沫陶瓷抗弯强度可达到0.72MPa.     

烧结温度对SiC/莫来石复相多孔陶瓷的影响

以高岭土、SiC粉末、Al2O3粉末为主要原料,采用添加造孔剂法制备了SiC/莫来石复相多孔陶瓷,探讨了烧结温度对多孔陶瓷的气孔率、体积密度、抗折强度等的影响。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征了样品的物相组成与断面形貌。结果表明,以淀粉为造孔剂,在1350℃下保温2h制备的样品综合性能最佳,其孔隙率为31.40%,抗折强度达到42.50MPa。     

含前驱体SiC粉体低压成型低温烧结SiC多孔陶瓷

采用聚碳硅烷和SiC粉体为原料低压成型低温烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了聚碳硅烷含量对SiC多孔陶瓷性能的影响。SEM分析表明,聚碳硅烷裂解产物将SiC颗粒粘结起来,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构。烧成SiC多孔陶瓷的孔隙孔径为单峰分布、分布窄,室温至800℃之间多孔陶瓷的平均热膨胀系数为4.2×10-6 K-1。随着聚碳硅烷含量的增大,SiC多孔陶瓷的孔隙率降低、三点弯折强度增大,当聚碳硅烷质量分数为10%时分别为44.3%和31.7MPa。     

碳化硅陶瓷烧结助剂的作用机制与研究进展

碳化硅(SiC)陶瓷由于其优异的高温强度、抗氧化性和化学稳定性,在石油化工、航空航天和热交换器等众多领域有广泛的用途.此外,SiC及其复合材料被认为是先进裂变反应堆和未来聚变反应堆的重要结构材料.由于Si-C键的高共价键合性和低自扩散性,纯SiC的烧结极为困难,只能通过高温高压的方式进行致密化.添加烧结助剂对促进SiC的致密化、缓和烧结条件至关重要.本文阐述了烧结助剂存在条件下碳化硅陶瓷致密化的热力学条件,总结了不同烧结机制下烧结助剂的作用机理.从助剂种类的角度综述了目前碳化硅陶瓷烧结领域的常用助剂体系及其研究进展,并展望了碳化硅致密化研究的发展方向.     

Screening of Sintering Aids for Oxide Ceramics: A Case of NASICON Electrolyte

In this work, an efficient screening method to select appropriate sintering aids for a wide range of oxide material systems is developed. Consequently, Na₂B₄O₇, NaF, and CuO are selected as sintering aids for sodium super ionic conductor (NASICON)-type Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ ceramic to verify the feasibility of the as-proposed method. As evidenced by the results, the sinterability and densification of ceramic matrix are apparently improved. Specifically, Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-7%Na₂B₄O₇, Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-3%NaF, and Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-3%CuO endow much higher room temperature ionic conductivity of 1.03 × 10⁻³, 1.61 × 10⁻³, and 1.63 × 10⁻³ S cm⁻¹, respectively, in comparison with the pristine (7.23 × 10⁻⁴ S cm⁻¹). The underlying mechanism for the enhanced performance is also discussed. The symmetric sodium cells assembled with sintering aids modified Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ ceramic electrolyte exhibit ultra-stable metallic Na plating/stripping at room temperature. Moreover, solid-state sodium batteries paired with Na₃V_1.5Cr_0.5(PO₄)₃ cathode active material and modified Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ ceramic electrolyte demonstrate superior cycling stability and excellent rate capability. Furthermore, an as-developed strategy can be universally extended to synthesize high-performance oxide ceramics.     

凝胶浇注结合固相烧结制备具有多级孔结构的碳化硅陶瓷

以Isobam作为胶凝剂, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂, 结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷, 并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。结果表明: 当球磨机转速为220 r/min、烧结温度为2100℃时, 随着PMMA添加量由5wt%增加到20wt%, 发泡过程受到抑制, 但是泡沫的稳定性增强, 所得多孔陶瓷的气孔率在51.5%~72.8%之间, 压缩强度介于7.9~48.2 MPa之间; 当PMMA加入量为20wt%时, 随着球磨机转速由220 r/min增大到280 r/min, 加剧了浆料的发泡过程, 2100℃烧结所得多孔陶瓷的气孔率逐步增大, 气孔孔径变大; 当球磨机转速为220 r/min, PMMA加入量为20wt%时, 随着烧结温度的升高, 气孔率逐渐降低, 力学性能有所提高。