二硼化锆陶瓷材料及其制备技术

主要介绍了二硼化锆陶瓷的制备技术，从二棚化锆的结构，性能到制备方法都做了综述和介绍，并对其前景和问题都做了展望。     

硼化锆基超高温陶瓷研究进展

航空航天、兵器、能源等高科技领域的发展对轻质、耐高温的超高温陶瓷材料提出了迫切需求。硼化锆基超高温陶瓷是最重要的超高温陶瓷材料之一,综述了硼化锆基超高温陶瓷的研究进展,着重探讨了先驱体转化法制备硼化锆基超高温陶瓷的优势和难点,并对硼化锆基超高温陶瓷的发展进行了展望。     

二硼化锆超高温陶瓷的强韧化EI北大核心CSCD

以ZrB2为基体材料,分别采用添加SiC颗粒(SiCp)、SiC晶须(SiCw)和SiC晶片(SiCpl)作为增韧相,采用热压烧结技术制备了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料,分析了不同增韧相的种类和添加量对ZrB2陶瓷强韧化效果的影响,并通过层状结构设计,采用放电等离子体烧结工艺制备出ZrB2基层状复合陶瓷材料,研究了层状结构对ZrB2陶瓷强韧化效果的影响。结果表明:添加SiC颗粒、晶须或晶片,采用热压烧结可以制备出接近完全致密的SiC/ZrB2陶瓷基复合材料;与单独添加SiC颗粒或晶须相比,同时添加SiC颗粒和晶须的增韧效果更加明显,而SiC晶片也可以起到较好的强韧化效果;通过层状结构设计,能够较大幅度地提高ZrB2陶瓷的断裂韧性,显示了很好的增韧效果。     

SiCp1/ZrB2超高温陶瓷的制备及性能

研究了碳化硅晶片(SiCp1)增韧二硼化锆(ZrB2)陶瓷的制备及其力学性能.采用热压烧结方法,在烧结温度1950℃、保温时间1h、压力20MPa、流动氩气气氛下,制备了高致密度的SiCp1/ZrB2复合材料.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜、三点弯曲法和单边切口梁法对SiCp1/ZrB2陶瓷复合材料的物相、显微结构和力学性能进行了研究,结果表明:随着SiCp1的加入,SiCp1/ZrB2复合材料的相对致密度和断裂韧性都得到了较大提高,当SiCp1添加量为15%(体积分数)时,相对致密度达到99%,断裂韧性达到(8.35±0.26)MPa·m1/2,抗弯强度达到(522±49)MPa.用轧膜法制备的SiCp1定向排列的SiCp1/ZrB2复合材料的力学性能略有下降.     

二硼化锆系复合材料研究进展

ZrB2系复合材料具有高熔点、高硬度、高导热率等优良性能，是一种性能优异的高温结构材料，具有广泛的应用前景。本文概述了ZrB2基复合材料．如：ZrB2-Ni，ZrB2-SiC，ZrB2／B4C-Ni等的研究现状，并对其力学性能进行了评价；总结了近年来国内外在ZrB2基复合材料烧结工艺方面的研究进展。     

二硼化锆陶瓷前驱体纤维的制备及表征

利用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为无机原料,聚乙烯醇为有机原料,采用有机、无机共混反应制得前驱体溶液,并利用干法纺丝制得前驱体纤维,通过红外光谱(IR)、差示扫描(DSC)、热失重(TG)分析表征发生的反应及产生的一系列变化,利用扫描电镜(SEM)观察纤维的形态结构。结果表明:无机成分与聚乙烯醇发生了反应并使聚乙烯醇变得稳定,制得了光滑致密的纤维,为下一步制得ZrB2陶瓷纤维做好了准备。     

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷.研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响.结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能.当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1 800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2.复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001 mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构.     

二硼化锆陶瓷增韧技术的研究进展

本文介绍了近年来二硼化锆陶瓷的增韧技术及其机制,包括弥散颗粒增韧、不同长径比相(晶须、纤维、晶片、碳纳米管等)增韧、ZrO2相变增韧、仿生结构增韧、原位反应增韧、晶须和颗粒协同增韧;展望了二硼化锆陶瓷增韧技术的未来发展趋势.     

二硼化锆及其在耐火材料中应用

二硼化锆（ZrB2）具有高熔点、高硬度、高导热率等优点，是一种性能优异的高温结构材料．具有广泛的应用前景。本文从二硼化锆的性质和制备方法出发，对二硼化锆及其复合材料在各个领域，尤其在耐火材料领域的研究结果作一概述，并阐述了二硼化锆复合材料在性能和应用方面所面临的问题。     

热压烧结制备高密度ZrB2陶瓷

在烧结温度和压力为1950℃和50MPa条件下,分别对ZrB2的原始粉末、球磨粉末、加助烧剂的粉末以及既加助烧剂又进行球磨的粉末进行热压烧结实验。采用阿基米德排水法测出了ZrB2陶瓷的密度;利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)等手段对粉体和烧结产物的物相、形貌以及成分进行了表征。结果表明:球磨且加助烧剂镍的粉体烧结所得样品致密性最好,相对密度为99.375%,接近全致密;球磨细粉烧结所得样品次之,相对密度为99.09%;添加助烧剂粉末烧结所得样品相对密度为91.45%;用原始粉末烧结所得样品致密性最差,相对密度为84.7%。采用排水法所测得密度结果与扫描电镜观察所得致密性情况一致。     

AlN陶瓷低温烧结制备与性能研究

采用两组复合烧结助剂Y2O3-CaF2,Y2O3-CaF2-Li2CO3在1600℃烧结AlN陶瓷,对AlN陶瓷烧结密度,热性能和电性能进行了测试,并分析了AlN陶瓷物相变化和微观结构。结果表明,复合烧结助剂在低温下能明显促进AlN陶瓷致密化及晶粒生长发育,尤其是添加3wt%Y2O3-2wt%CaF2作烧结助剂,1600℃常压烧结4h制备了结晶良好,相对密度为98.4%,热导率为133.62W/m.K,同时具有较低相对介电常数的AlN陶瓷。在低温常压条件下制备出性能较高的AlN陶瓷。     

AlON透明陶瓷的制备与性能

以碳热还原法制得的氮氧化铝(aluminum oxynitride,Al23O18N5,AlON)粉体为原料,Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结法在1850～1950℃和15～25MPa下制备了AlON透明陶瓷。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱仪分析了AlON陶瓷样品的相组成、显微形貌和红外透过率。结果表明:所制备的AlON透明陶瓷样品未发现杂质相,且晶界处未见明显的玻璃相,晶粒间为直接结合。AlON陶瓷样品的体积密度为3.69g/cm3,约为其理论体积密度的99.5%,弯曲强度为304MPa,断裂韧性为2.14MPa·m1/2;3mm厚透明陶瓷样品的红外透过率达81.3%。而气孔、晶界和第二相杂质等是影响AlON陶瓷透明度的主要因素。     

大尺寸电绝缘陶瓷的制备与性能

可加工氟金云母陶瓷很难烧结致密,通过微晶玻璃工艺制造的氟金云母材料的直径一般不超过150 mm,长度不大于300 mm.据此研究了原料颗粒尺寸以及烧结助剂对氟金云母烧结的影响,采用粉料合成和处理、等静压成型以及常压烧成等陶瓷工艺途径,制造了直径大于200 mm,长度超过500 mm的柱状、圆筒状材料.制品的电击穿强度大于30 kV/mm,在标准大气压下测得的表面闪络强度(充N2/SF6气)为(35 5) kV/cm.     

低温制备SiC多孔陶瓷及性能

采用SiC微粉为骨料,聚碳硅烷为粘结剂,混合后溶于THF中干燥过筛,经模压成型后于1000℃保护气氛下低温烧结制备SiC多孔陶瓷。运用XRD、SEM及孔隙率测定手段对陶瓷样品的物相结构、微观形貌及孔隙率进行研究,考察了不同聚碳硅烷含量对SiC多孔陶瓷抗弯强度、线收缩率及气孔率的影响。结果表明,随着聚碳硅烷含量的增加,SiC多孔陶瓷的线收缩率和失重比均增加,抗弯强度和显气孔率均先增加后下降,抗弯强度在聚碳硅烷含量为13%时达到最大值为58.45MPa,开口气孔率在PCS含量为5%时达到最大值为37.2%。     

钛酸铝固溶体陶瓷的制备与性能

用工业级原料采用固相反应法合成了钛酸铝固溶体[Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5].研究了氧化镁(MgO)在钛酸铝(Al2TiO5)结构中的固溶对粉体合成的影响,通过测量Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5陶瓷的体密度、热膨胀系数和抗弯强度,进一步研究了其烧结行为、热膨胀行为和机械性能.结果表明:由于MgO的固溶,在相对较低的温度(1 300℃)煅烧便合成纯相Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5粉体,并且具有良好的烧结活性.用1 380℃合成的粉体,经1 450℃保温4h烧结的Al2(1-0.2)Mg0.2Ti1 0.2O5陶瓷,不仅具有低膨胀特性,而且有足够高的抗弯强度.     

烧结温度对大功率超薄型压电蜂鸣器用压电陶瓷结构和性能的影响

采用轧膜成型工艺制备大功率超薄型峰鸣器用压电陶瓷。该陶瓷是三方／四方相共存PSN—PBZT(0．02Pb(Sb0．5Nb0．5)O3—0．98PbxBa1-z(Zr0.55Ti0.45)O3)压电陶瓷。研究了烧结温度对三方／四方相共存PSN—PBZTB陶瓷性能的影响，利用XRD和SEM研究了烧结温度对其结构的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，材料的晶格常数轴率比Ct／at逐渐升高，ar有所降低，同时，材料的晶粒尺才增大，材料的介电常数和机电耦合系数增大。但是，烧结温度太高将手致其介电常数和机电耦合系数降低，这是由于出现玻璃相和游离氧化锆稀释铁电相所致。     

添加剂对低温烧结95氧化铝陶瓷性能的影响

采用MnO2-TiO2-CaO-La2O3复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,研究了MnO2添加量对95氧化铝陶瓷烧结性能、力学性能和微观结构的影响。结果表明:当配方中MnO2含量为3.0%时,在1550℃烧结温度下制得的氧化铝陶瓷的综合性能最佳,烧结试样的体积密度达到3.76g.cm-3,试样的抗弯强度和洛氏硬度(HRA)分别达到355.22MPa和84.3。     

纳米复相陶瓷的制备及性能研究进展综述

本文综述了纳米复相陶瓷的研究进展。介绍了纳米复相陶瓷的分类及制备技术,详细地阐述了纳米复相陶瓷的力学性能和微观结构,分析了提高其断裂强度、断裂韧性及抗蠕变性等性能的机理。     

添加剂对镁橄榄石-堇青石复相陶瓷性能的影响

研究了ZnO、La2O3,和Sm2O3,的加入对镁橄榄石-堇青石复相陶瓷的烧结和介电性能的影响,并对影响机理作了初步探讨.结果表明选择合适种类和数量的添加剂能够使复相陶瓷在1280～1360℃之间烧结.复合添加5%ZnO、2%La2O3和2%Sm2O3的复相陶瓷的介电性能较好,介电损耗在10-4数量级,介电常数约为7.0,其温度系数为124×10-6/℃,是一种性能良好的介质材料.