β－Sialon陶瓷的微波烧结研究

微波加热具有极快的加热和烧结速度，并从根本上不同于常规加热．利用微波能在高温烧结陶瓷是近年来迅速发展的一门新技术．本文利用自行研制的ＴＥ＿１０３单模腔微波烧结系统对没加添加剂的自蔓延高温合成的β－Ｓｉａｌｏｎ粉的微波加热特征进行了研究．通过选择适当的保温方式，快速加热至１６５０℃，有着适当的保温时间可获得９７．５％ＴＤ的β－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷，与常规无压烧结（１８５０℃）相比显示了更高的密度，更均匀的微观结构和力学性能．     

α‘β’—Sialons—YAG陶瓷无压烧结性能的多元分析和设计

本工作应用多元分析方法研究了α＇－β＇－Ｓｉａｌｏｎｓ－ＹＡＧ陶瓷的无压烧结性能。结果表明，具有不同烧结致密化类型的陶瓷试样训练点位于主成份平面的不同区域。部分最小二乘方模型建立了陶瓷组份与烧结密度的定量关系，并预报了可具有较高的致密化程度的陶瓷组份。     

Y-α/β-sialon的气压烧结

研究了Ｓｉ３Ｎ４粉末粒度分析发现相组成,ＡｌＮ粉末的粒度及分阶段烧工艺对气压烧结α／βｓｉａｌｏｎ的致密化,产物相组成和力学性能的影响,采用三阶段保温烧结（１７００℃,１ｈ,１８００℃,１ｈ及１９５０℃,１５ｈ）减少了Ｓｉ３Ｎ４与液相在高温反应促进了材料致密,适当的烧结工艺下及用适当的埋粉,细ＡｌＮ原料有利于材料致密。细Ｓｉ３Ｎ４原料（０．３μｍ）中氧杂质增加导致复合材料中α－ｓｉａｌｏｎｓ相减少     

β＇－Sialon－AlN多型体陶瓷研究

在Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统中，研究了β＇－Ｓｉａｌｏｎ－１２ＨＡｌＮ多型体自补强复相陶瓷，利用气压烧结工艺制备了致密的β＇－Ｓｉａｌｏｎ－１２ＨＡｌＮ多型体材料．研究结果表明，材料的主晶相是β＇－Ｓｉａｌｏｎ－１２ＨＡｌＮ多型体，晶界是由合Ｌａ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ的玻璃相和微量的结晶相组成     

影响ZTA陶瓷微波烧结的主要工艺过程

通过对ＺＴＡ陶瓷进行微波烧结试验,了解影响陶瓷微波烧结速率的主要工艺过程,探索有关微波烧结机理;采用以ＴＥ４４４为基准模式的微波谐振腔,在混合加热模式的基础上增设辅助加热体,实现了ＺＴＡ陶瓷微波烧结; ＺＴＡ材料中ＺｒＯ_２含量越高,该材料的烧结速率越快;输入功率的提高有助于提高烧结速率;辅助加热体的老化现象降低微波烧结速率;微波烧结过程中应避免出现热剧变现象．     

稀土元素对R－α′－Sialon材料致密化和物相组成的影响

研究了不同原子量的稀土元素对稀土Ｒ－α’－Ｓｉａｌｏｎ（Ｒ—Ｎｄ，Ｓｉｎ，Ｇｄ；Ｄｙ，Ｅｒ和Ｙｂ）致密化行为和形成特性的影响．样品分别以热压及无压烧结工艺制备．研究结果表明，样品达到完全致密化所需的热压温度随稀土元素原子量增加而减少，在１５５０℃热压保温１ｈ的Ｙｂ－α’－Ｓｉａｌｏｎ已完全致密，而样品中α’－Ｓｉａｌｏｎ相的含量随稀土元素原子量的增加而变大．比较了热压及无压烧结形成的Ｒ－α’－Ｓｉａｌｏｎ的反应过程，并讨论了少量β’－Ｓｉａｌｏｎ及黄长石与α’－Ｓｉａｌｏｎ同时存在的原因．ＴＥＭ照相显示了材料中非常窄的晶界．为进行对比，同时制备了Ｙ－α’－Ｓｉａｌｏｎ样品．     

粉末冶金铜微波烧结的研究

研究了金属铜粉末样品分别在2.45GHz的微波烧结炉中,在碳化硅粉作为加热介质、Ar气氛的条件下,于不同温度的烧结和在常规的管式炉中氢气的保护气氛下在1050℃烧结,微波烧结的烧结周期缩短了80%.微波烧结与常规烧结的样品进行了微观形貌的对比,微波烧结在800～850℃烧结的样品可以获得均匀的显微组织.     

Dy α-β Sialon 陶瓷的制备与相变研究

在Ｄｙ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统相关系的研究基础上，设计了以ＤｙＡＧ和Ｍ’相作为晶界相的单相α－Ｓｉａｌｏｎ和β－Ｓｉａｌｏｎ以及复相α－β－Ｓｉａｌｏｎ材料。研究了它们的致密化行为，热处理过程中的α′→β′相变机制以及力学性能。结果表明：可以制备出以ＤｙＡＧ和Ｍ’本作为晶界相的单相α－Ｓｉａｌｏｎ和β－Ｓｉａｌｏｎ以及复相α－β－Ｓｉａｌｏｎ材料。作为绕结助剂，ＤｙＡＧ比Ｍ’更能有效地促进致密化。     

稀土元素对R—α‘—Sialon材料致密化和物相组成的影响

研究了不同原子量的稀土元素对稀土Ｒ－α＇－Ｓｉａｌｏｎ（Ｒ＝Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｅｒ和Ｙｂ）致密化行为和形成特性的影响。样品分别以热压及无压烧结工艺制备。研究结果表明，样品达到完全致密化所需的热压温度随稀土元素原子量增加而减少，在１５５０℃热压保温１ｈ的Ｙｂ－α＇－Ｓｉａｌｏｎ已完全致密，而样品中α＇－Ｓｉａｌｏｎ相的含量随稀土元素原子量的增加而变大。比较了热压及无压烧结形成的Ｒ－α＇－Ｓｉａ     

陶瓷微波烧结技术及其进展

介绍了陶瓷微波烧结的基本原理、微小材料之间的相互作用机制及陶瓷微波烧结技术研究的最新进展，认为混合加热工艺是今后陶瓷微波烧结发展的一个方向，而良好的烧 结保温系统和精确的温度测量方法是目前最在挑战性的两个任务。最后，对微汉烧结技术在陶瓷工业上的应用前景作了评述。     

复合稀土-α-β-Sialon的力学性能和热稳定性特性

采用Ｄｙ,Ｓｍ和（Ｄｙ＋Ｓｍ）作为α－Ｓｉａｌｏｎ的生成剂,比较了这三类α－β－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的相组成的控制、力学性能和显微结构。结果表明：含复合稀土（Ｄｙ＋Ｓｍ）的α－β－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷比使用单一稀土的Ｓｉａｌｏｎ陶瓷具有更大的优越性。与Ｓｍ－Ｓｉａｌｏｎ不一样,在（Ｄｙ＋Ｓｍ）－Ｓｉａｌｏｎ组份中,在形成α－Ｓｉａｌｏｎ时黄长石并不形成,因此能获得依据相平衡计算所得的β′含量。Ｓｍ－Ｓｉａ     

微波加热制备特种陶瓷材料研究进展

特种陶瓷广泛应用于航天航空、电子信息、新能源、机械、化工等新兴工业领域,其高温制备过程仍以传统燃气窑炉和电加热炉为主;碳排放高、能耗大,节能减排形势严峻。当前,我国面临实现“双碳”目标的巨大压力,研究推广清洁高效的加热技术迫在眉睫。微波加热是利用材料自身对微波进行吸收,将电磁能转化为热能,能量的转移发生在分子水平上,通过这种方式,加热在整个材料内外同时产生,整个材料体系中的温度梯度非常低。除体积加热外,选择性加热、功率再分配、热剧变以及微波等离子效应等也是微波烧结的显著特征。微波加热具有节能环保、改善制品性能、减少燃烧碳排放等优点,国内外有许多关于微波合成各种氧化物、碳化物、氮化物陶瓷粉体和微波烧结陶瓷复合材料的报道。本文首先对微波和微波混合烧结的基本理论进行综述,然后介绍了微波加热制备陶瓷粉体与微波烧结制备陶瓷材料的最新研究进展,最后总结了微波加热在陶瓷工程制品烧结中的一些研究成果,体现出微波烧结的优越性,并提出了微波烧结制备特种陶瓷的关键问题和今后的发展方向。     

微波烧结BaZrxTi1-xO3陶瓷介电性能研究

采用微波烧结制备BaZrxTi1-xO3陶瓷并与常规烧结作对比,研究了微波烧结对材料晶体结构和介电性能的影响。结果表明,微波烧结在所需时间远远低于常规烧结的情况下,得到的样品在结晶度上明显优于常规烧结,微波烧结得到的陶瓷晶粒尺寸较常规烧结明显减小;介电温谱测试表明微波烧结所得陶瓷样品居里峰的峰强和峰宽都有所改变,此外,微波烧结得到的陶瓷弛豫现象也较常规烧结发生改变。     

在热处理过程中α－β－Sialon的相变

Ｓｉａｌｏｎ陶瓷在热处理过程中经常发生α－Ｓｉａｌｏｎ→β－Ｓｉａｌｏｎ的相变．晶界中液相的结晶化是导致热处理时α－Ｓｉａｌｏｎ→β－Ｓｉａｌｏｎ相变的原因．这种相交的程度随组份中液相量增加而变大，而且与稀土元素的原子序数有关．对于轻稀土的α－Ｓｉａｌｏｎ材料，这种相变更易发生．本文依据Ｌｎ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统的相关系和α－Ｓｉａｌｏｎ的形成特性对α－Ｓｉａｌｏｎ→β－Ｓｉａｌｏｎ相变的机理作了探讨．     

微波烧结微波介质陶瓷的研究进展

随着通信行业的发展,尤其是5G商用时代的来临,微波介质陶瓷的开发与探索成了近年来的研究热点.目前通常采用常压固相烧结的方式来制备微波介质陶瓷,但烧结温度较高、加热速度慢,且烧结时间过长,不仅会导致资源的损耗,还可能导致晶粒的异常长大.为了降低陶瓷材料的烧结温度,通常会添加烧结助剂,如B2 O3、CuO等,但加入烧结助剂会引入第二相从而影响微波介电性能.作为一种高效的烧结方法,微波烧结技术是在烧结过程中通过微波与材料粒子的相互作用或微波与基本微观结构耦合产生的热量进行加热,不仅能降低烧结温度、缩短烧结时间,还能改善材料的显微组织,因此,近年来微波烧结成为研究者关注的焦点.采用微波烧结制备的微波介质陶瓷在各个领域中都有应用,如Mg2 TiO4陶瓷用于多层电容器和微波谐振器,BaTiO3陶瓷用于多层陶瓷电容器(MLCC)和随机存取存储器(RAM),MgTiO3陶瓷用于微波滤波器、通信天线和微波频率全球定位系统,TiO2陶瓷用于电容器和低温共烧陶瓷基板等.不仅如此,采用微波烧结制备的微波介质陶瓷还表现出优异的化学稳定性和力学性能,如LiAlSiO4基陶瓷、MgO-B2 O3-SiO2基陶瓷等在多层陶瓷基板与微波集成电路中都有广泛的应用.微波烧结技术为制备优异的材料提供了可能,还可用于在各种粉末的制备,实现性能的进一步提升.本文综述了微波烧结制备微波介质陶瓷的研究进展,总结了常规烧结和微波烧结对材料性能的影响,并指出采用微波烧结制备的微波介质陶瓷目前存在的问题与发展趋势.     

氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)微波烧结陶瓷的复阻抗谱分析

研究了8mol%Y2O3掺杂ZrO2(8YSZ)材料微波烧结陶瓷在300～850℃温度范围内的交流复阻抗谱,获得了该材料的温度-离子电导率曲线,并与常规烧结的陶瓷体进行了比较.结果发现8YSZ的微波烧结陶瓷的晶界势垒在550℃被击穿,常规烧结陶瓷的晶界势垒在500℃被击穿.击穿后晶界电阻消失,离子电导率的变化主要由晶粒电导率的变化决定.在击穿温度点以下,陶瓷体的离子电导率随温度的升高呈波浪式上升,即曲线呈上升～下降～上升趋势.     

工艺因素对复相Sialon陶瓷相组成和显微结构影响

在（Ｙ．Ｓｍ）－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统的α－Ｓｉａｌｏｎ与β－Ｓｉａｌｏｎ共存相区内，选择α／β－Ｓｉａｌｏｎ比为３：７组成对对象，采用无压烧结工艺，制备复相Ｓｉａｌｏｎ陶瓷材料，研究工艺因素对材料最终相组成和显微结构影响，指出制备工艺控制是获得符合设计要求材料的重要环节。     

β‘—Sialon—AlN多型体陶瓷研究

在Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系统中，研究了β－Ｓｉａｌｏｎ－１２Ｈ ＡｌＮ多型体自补强复相陶瓷、利用气压吉工艺制备了致密的β－Ｓｉａｌｏｎ－１２Ｈ ＡｌＮ多型体材料，研究结果表明，材料的主晶相是β－Ｓｉａｌｏｎ－１２Ｈ ＡｌＮ多型体，晶界由含Ｌａ－Ｓｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ的玻璃相和微量的结晶相组成。     

微波烧结多孔β-TCP/HA双相生物陶瓷的性能

用微波烧结法制备出多孔β-TCP/HA双相生物陶瓷,研究了烧结温度、烧结时间及加热速度对生物陶瓷性能的影响.优化烧结工艺后,得到了平均晶粒尺寸约400 nm,气孔率约48%,强度为1.10 MPa的多孔β-TCP/HA双相陶瓷.用微波烧结方法可以制备出良好的多孔β-TCP/HA双相生物陶瓷,其线收缩率和抗压强度随着烧结温度的升高和烧结时间的延长而增大.与常规马弗炉烧结相比,在多孔β-TCP/HA双相生物陶瓷的线收缩率和抗压强度相同的情况下,微波烧结温度降低了大约100℃,提高了烧结效率,降低了能耗.微波烧结钙磷生物陶瓷具有更好的生物活性.     

自生α／β—Sialon复相陶瓷的组织结构及形成机制

本文用ＸＲＤ，ＴＥＭ分析了热压自生α／β－Ｓｉａｌｏｎ复相陶瓷的组织结构，结果表明长柱状β－Ｓｉａｌｏｎ晶粒与等轴状α－Ｓｉａｌｏｎ晶粒相互结合在一起，α－Ｓｉａｌｏｎ相含量约为３０Ｖｏｌ％，少量结晶相存在于三角晶界处。