原位碳化硅复合锆莫来石材料的制备及机理研究

通过反应烧结锆英石、氧化铝和碳黑的混合物制备了原位ＳｉＣ颗粒复合的锆莫来石材料并研究了烧结机理。结果表明：通过反应烧结可制得原位ＳｉＣ颗粒复合的锆莫来石材料;球状或椭球状的ＺｒＯ２晶粒以均匀分布和聚集体两种形式分布于ＳｉＣ、莫来石、氧化铝及玻璃相共同组成的基质中;反应烧结过程中,ＳｉＣ、莫来石的生成反应滞后于锆英石的分解反应;烧结前期以ＳｉＣ的生成反应为主,烧结后期以莫来石的形成及致密化进程为主。     

单相及复合莫来石陶瓷的瞬态烧结工艺过程

研究了一种利用溶胶凝胶法制备单相及复合莫来石结构陶瓷的工艺方法。这种方法既可采用市售的 SiO_2溶胶,也可采用四乙基原硅酸盐(TEOS)及 Al_2O_3溶胶或粉末颗粒在一定的 pH 值范围内发生凝聚,这可对以下两方面起控制作用:i)单相莫来石陶瓷的混合均匀度;ii)复合莫来石陶瓷的莫来石基质中,增强短纤维或颗粒的分布均匀性。混合后的组分经压型后,在1200℃瞬态烧结一定时间,然后在1550～1700℃进行反应烧结以形成莫来石。烧结材料的烧结密度和显微结构在很大程度上取决于以下工艺因素,如 SiO_2溶胶的纯度;所采用的添加剂(如锆英石);生坯的压实密度以及烧结程序。本文讨论了瞬态/反应烧结制备的单相及复合莫来石陶瓷显微结构同上述各工艺因素之间的关系。     

复合涂层粉料制备莫来石陷瓷的工艺研究

莫来石陶瓷是一种具有优良特性的陶瓷，在结构、电子、光学领域具有广泛的应用前景。利用TEOS的水解在亚微米级氧化铝颗粒表面涂上无定型SiO2，制得莫来石前驱体－－复合涂层粉料。并对制备莫来石瓷的成型工艺及制备参数进行了研究。采用900MPa干压成型，1600℃保温2h常压烧结制备出直径13mm烧成体，相对密度为99．24％，几乎完全致密；根据XRD衍射图谱，烧成体试样由纯莫来石相组成；根据SEM分析，试样显微结构致密、均匀。     

不同粒径碳化硅粉体的复合烧结与表征

以氮化硅为烧结助剂,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为黏结剂,通过重结晶烧结法制备了纯碳化硅（SiC）陶瓷。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和阿基米德定律对产物的结构、形貌和相对密度进行了表征,主要研究了SiC细粉的质量分数对SiC晶粒形貌的影响。结果表明,SiC细粉质量分数的变化对烧结样品的晶粒尺寸与形貌及其相对密度有较大影响。细粉质量分数由0%增加至60%,SiC晶粒的形貌由等轴状晶粒过渡为六方片状晶粒,晶粒尺寸非线性增加,样品的相对密度则呈先增加后降低的趋势,当细粉的质量分数为40%时,SiC陶瓷的相对密度最高。因SiC高温（2 000 ℃以上）蒸发与凝聚的烧结作用,当SiC细粉的质量分数为60%时,重结晶普遍发生,且SiC粗粉晶粒尺寸急剧增大,形成六方片状。     

以单质Si、C原料制备反应烧结碳化硅的研究

以 C- Si坯体融渗 Si的方法制备反应烧结碳化硅 ,研究了坯体中 Si含量对素坯结构、物相组成以及材料性能的影响。 C转化为 Si C时的体积效应是引起坯体毛细管阻塞的主要原因。 Si粉的掺入提供了精细地调整坯体结构的手段 ,使 Si C的转化率得以提高。烧结过程研究表明 ,预掺 Si使部分 Si C的合成反应提前进行 ,反应发热得以减缓。当调整坯体中 C含量为 0 .84 g/ cm3时 ,制得了密度与断裂强度分别为 3.0 9g· cm- 3和 5 5 0± 2 5 MPa的反应烧结碳化硅材料     

原位反应制备莫来石复合材料的研究

以氧化铝和锆英石超细粉为主要原料，通过添加一定量ＣｅＯ２，采用干压成形和二步烧结法（１４４０℃×２ｈ、１５５０℃×１５ｈ），制备了氧化铝———莫来石———氧化锆复合材料，其常温抗弯强度和断裂韧性分别达到４３０ＭＰａ和４４ＭＰａｍ１２。该复合材料的常温力学性能优于烧结莫来石和氧化铝材料，且具有制备工艺简单、烧结温度和成本低的特点，可批量生产某些制品。     

自结合碳化硅耐冲蚀磨损性能的研究

采用磨蚀减重法及显微结构分析等方法，研究了反应烧结碳化硅的抗冲蚀磨损性能。结果表明ＲＳＳＣ抵抗低角冲蚀性能优良，耐高角度冲蚀能力主要与晶粒间第二相有关，提出了ＲＳＳＣ耐磨材料的设计原则，将其用于工业实验，取得良好效果。     

原位生成莫来石晶须机理的研究

以高岭土和工业Al（OH）3为原料，外加V2I5和AlF3，用原位合成法制备了莫来石晶须。采用XRID、SEM、EPMA等测试技术对样品的成分及微观结构进行了分析。探讨了AlF3气氛、烧成制度和V2O5添加量对晶须生长的影响，并研究了莫来石晶须的生长机理。研究表明莫来石晶须生长的最佳条件是AlF3的添加量为（质量分数）3％；晶化温度为1400℃，时间为2h；矿化刹v205的添加量为4％。莫来石晶须的生长机理是气-固（VS）机制。     

自结合碳化硅耐冲蚀磨损性能的研究

采用磨蚀减重法及显微结构分析等方法，研究了反应烧结碳化硅（ＲＳＳＣ）的抗冲蚀磨损性能。结果表明ＲＳＳＣ抵抗低角冲蚀性能优良，耐高角度冲蚀能力主要与晶粒间第二相有关．提出了ＲＳＳＣ耐磨材料的设计原则。将其用于工业实验，取得良好效果。     

锆瓷口腔修复材料用复合粉体的研制

采用不同粒度、纯度的原料 ,根据不同的配方 ,采用沉淀包裹法、共沉淀法和混合法等制粉方法制备出了锆瓷口腔修复材料用复合粉体 ,对不同方法制备的复合粉体性能进行了综合比较 .研究发现 :采用沉淀包裹可以制得 t- Zr O2 含量较高的复合粉体 ,采用沉淀包裹法制备的复合粉体比共沉淀和混合法综合效果好 .     

碳化硅基陶瓷的热压烧结显微结构及性能研究

旨在改善α—SiC微粉的热压烧结性能及提高其强度的研究。主要通过高强度MSC体系陶瓷的研制探讨少量球磨杂质WC及Fe的介入对SiC烧结密度与性能的影响;通过SiC—Si体系陶瓷探讨Si粉的加入对SiC热压温度、显微结构与性能的影响以及WC的加入对SiC—Si陶瓷的增强作用。结果表明,WC等的介入改善了SiC的热压烧结性能,加速致密并提高了其强度;在SiC—Si陶瓷中硅含量的增加(至25vol％)能够降低热压温度并抑制了SiC的晶粒长大,加入WC同样有助于SiC—Si的致密与增强。     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

多孔大通量莫来石相碳化硅陶瓷的制备与表征

采用碳化硅作为陶瓷骨料,氧化铝和二氧化硅高温反应生成的莫来石作为陶瓷粘接剂,三氧化二钇作为烧结助剂,羧甲基纤维素钠作为生坯粘接剂,合成石墨作为造孔剂,在二氧化碳气氛下,1 450℃保温2 h,成功制备了以莫来石作粘结相的碳化硅多孔陶瓷,考察了不同莫来石组分对多孔陶瓷的物相组成、抗折强度、孔隙率、微观形貌及通孔孔径分布的影响.结果表明:随着莫来石质量分数的逐渐增加,多孔陶瓷的抗折强度先增加后降低,孔隙率逐渐降低;样品中莫来石的质量分数为25%时多孔陶瓷的性能最佳,其抗折强度为27.81 MPa,孔隙率为38.88%.多孔陶瓷的通孔孔径分布范围为1~8μm,以1~2μm的孔径为主.     

镍—碳化硅复合共沉积的研究

报道在船用汽缸材料上进行Ni—SiC复合镀的研究。探讨了SiC浓度、液温、溶液PH和电流密度对沉积量的关系。获得了结合力强、硬度高、分散性好的镀层。利用微电泳技术测量体系中SiC微粒ξ电位,初步讨论了共沉积机理。     

原位反应合成AlN-BN复合材料的工艺研究

采用原位反应真空无压烧结h-BN—Al体系合成AIN—BN复合材料，研究了温度、保温时间、反应原料的配比对反应产物的影响，采用DTA、XRD分析温度对反应生成物相结构影响规律；采用SEM研究烧结试样的微观结构变化。结果表明：随着反应温度升高、保温时间的延长，烧结产物的晶粒不断长大，当n（Al）：n（BN）=1：1时，温度为1000℃、保温时间1．5h为原位反应法制备AIN—BN复合材料合成最佳工艺条件。     

Cu/SiC_P材料的复合电铸制备工艺

研究了采用复合电铸工艺制备碳化硅颗粒(SiCP)增强铜基复合材料中添加剂、颗粒粒径、电流密度、施镀温度、搅拌强度等工艺参数对Cu/SiCP复合材料中SiCP含量的影响.结果表明,优化各工艺参数可有效促进SiCP与铜离子的共沉积,提高复合材料中增强固体颗粒的含量.在此基础上研究开发了一种可有效促进助SiC颗粒与铜共沉积的混合添加剂,可获得SiCP含量较高的Cu/SiCP复合材料.     

Cu/SiCP材料的复合电铸制备工艺

研究了采用复合电铸工艺制备碳化硅颗粒(SiCP)增强铜基复合材料中添加剂、颗粒粒径、电流密度、施镀温度、搅拌强度等工艺参数对Cu/SiCP复合材料中SiCP含量的影响.结果表明,优化各工艺参数可有效促进SiCP与铜离子的共沉积,提高复合材料中增强固体颗粒的含量.在此基础上研究开发了一种可有效促进助SiC颗粒与铜共沉积的混合添加剂,可获得SiCP含量较高的Cu/SiCP复合材料.     

碳化硅陶瓷的耐磨损性能研究

研究了无压烧结和液相烧结碳化硅陶瓷耐磨性能。结果表明：材料的相对密度影响耐磨性能，在高密度时，液相烧结制品的耐磨性能与无压烧结制品接近。腐蚀性介质使碳化硅的耐磨性能大幅度下降，液相烧结制品受腐蚀性介质的影响大于无压烧结制品。     

反应烧结碳化硅过程的数学模型

考虑不同因素的影响，建立了反应烧结碳化硅反应烧结过程的一组数学模型，它们可表述为一个拟线性的抛物型方程组。     

层状磷酸锆的制备及插层研究

具有层状结构的磷酸锆α-Zr（HPO4）2·H2O通过粉末X-射线衍射（XRD）,振动光谱（红外IR和拉曼光谱Raman）,热分析仪（TG）,透射电子显微镜（TEM）,扫描电子显微镜（SEM）和BET氮气吸附等手段进行了表征.所制备的α-Zr（HPO4）2·H2O的BET表面积为12.29 m^2/g.研究了α-Zr（HPO4）2·H2O的插入行为,与四甲基溴化铵和十六烷基三甲基溴化铵的插入反应表明插入是完全的,层间距分别增加了0.46 nm和1.68 nm,且插入化合物的荧光性质在室温被检测.