热压温度和时间对Fe_3Al/Al_2O_3纳米复相陶瓷结构和性能的影响

以自制的纳米晶Fe3Al(有序DO3结构)为增强相,纳米粉Al2O3为基体相,采用热压烧结制备了Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷,研究了热压温度和时间对复相陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明:复相陶瓷的相组成为Fe3Al和Al2O3。热压温度为1400℃时,部分晶粒尺寸从0.5μm增大到1μm,板片状Al2O3晶粒消失;热压时间为60min时,晶粒尺寸趋于一致,为1μm左右,呈现出较致密的准球形堆积状态。随着热压温度的升高或热压时间的延长,复相陶瓷的相对密度、Vickers硬度和断裂韧性均有不同程度的提高,最大值分别为93.31%,975MPa和8.30MPa·m1/2。对显微硬度压痕裂纹进行扫描电镜观察和分析表明:材料断裂韧性的提高,是通过对裂纹的偏转和吸收、超细晶韧化和Fe3Al的补强和增韧等方式进行的。     

样板晶生长法制备Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的力学和抗热震性能

以带有玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸氧化铝板晶(样板晶)和Y-TZP微粉为原料,常压烧结得到板状氧化铝增强Y-TZP复相陶瓷.对该复相陶瓷的常温～800℃的力学性能和抗热震性进行研究后发现,氧化铝板晶对裂纹有反射和桥连作用,该复相陶瓷材料在800℃下的抗弯强度和断裂韧性仅比室温下的分别下降20%和40%.氧化铝板晶的加入能够有效地阻止热震引起的裂纹扩展.     

双稀土掺杂α-Sialon陶瓷显微结构和力学性能研究

采用热压烧结方法制备了双稀土Sm和Er掺杂的长柱状α-Sialon陶瓷。利用XRD和SEM等手段研究了不同m值下α-Sialon陶瓷的相组成和显微结构变化,并测试了α-Sialon陶瓷显微硬度、抗折强度、断裂韧性等力学性能。结果表明:双稀土掺杂制备α-Sialon晶相为长柱状,表现出较好的力学性能;m值从0.8增至1.2时,由于α-Sialon陶瓷显微结构和晶体组成的改变,导致材料力学性能提高。     

β-Si3N4晶种对Si3N4陶瓷力学性能和显微结构的影响

采用无压烧结工艺制备了长柱状β-Si3N4品种.研究了晶种尺寸对Si3N4陶瓷力学性能和显微结构的影响.结果表明:在1750℃通过控制保温时间(1h、1.5h和2h)可获得不同尺寸的长柱状β-Si3N4晶种.Si3N4陶瓷加入晶种后,其相对密度和抗弯强度虽略有降低,但断裂韧性得到大幅提高.平均长度为4.51μm,长径比为5.71的品种对Si3N4陶瓷的增韧效果最佳;且随着其添加量的增加,Si3N4陶瓷的断裂韧性先升高再降低,当掺量为2wt％时断裂韧性达到最高(提高了20％以上).显微结构分析表明,Si3N4陶瓷断裂韧性的提高,与因晶种加入而导致的Si3N4晶粒长径比和大长柱状晶粒含量的增加有关.     

陶瓷研磨球的磨损分析

陶瓷研磨球的磨损过程与其力学性能（弹性模量E，硬度H、断裂韧性K1c等），显微结构（晶粒的尺寸、孔洞、第二相、裂纹、晶界等）和工况条件（瓷球的运动状态，磨料的硬度，磨机的转速等）密切相关。     

热处理工艺对α-Sialon陶瓷显微结构和性能的影响

采用热压烧结方法制备了稀土元素(Sm和Er)掺杂的α-Sialon陶瓷。研究了不同的烧成工艺过程对α-Sialon陶瓷的显微结构和力学性能的影响,并借助XRD、SEM、EDS等表征手段对样品的物相、显微结构进行了分析。结果表明:经1450℃保温1小时的样品中长柱状晶粒的生长发育完好,但显微结构不均匀,导致其强度大幅度降低,而样品的断裂韧性变化不明显。热压样品经过1800℃高温热处理1小时,α-Sialon相的含量降低,同时生成β-Sialon和黄长石(M')相,硬度稍有下降,强度和断裂韧性则有一定程度的提高。     

《陶瓷岩板》标准现状与未来

本文主要介绍《陶瓷岩板》标准编制的必要性和目的意义。《陶瓷岩板》标准项目指标设计,提出"可机械加工性"是指定标准的重要编制,对陶瓷大板与陶瓷岩板区别进行了分析,对影响"切割裂"主要因素进行初步探讨,给出了"陶瓷岩板"的基本定义及英文名称,对陶瓷岩板标准未来进行了展望。     

陶瓷的韧性化机理及其显微结构间的关系

按韧性化陶瓷的显微结构特征,把陶瓷的韧性化机理分为三类;1.异相引入的显微结构控制机理:采用陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷复合的方法,使μ、r_p、r_D、r_(etc)等值增大,以提高K_(Ic)。值。2.本征显微结构控制机理:有效的利用和控制显微结构参数(晶形、粒径、晶界、气孔等)与裂纹扩展间的相互关系,提高K_(Ic)值。3.纳米级的亚显微结构控制及微观结构控制机理:利用纳米级的晶须或纤维,及其它形态的第二相,在粉晶合成中进入晶粒,或者在合成中造成晶格缺陷、层错等,既可利用裂纹的偏向机理提高K_(Ic)值,又可使晶粒的位错密度、双晶、滑移系统等增加,有可能从本质上改善陶瓷的脆性。     

放电等离子烧结SiC/BN复相陶瓷的制备及力学性能

以高纯h-BN和SiC纳米粉体为原料、B_2O_3为烧结助剂,利用放电等离子烧结技术(SPS)快速烧结制备了h-BN–25%SiC复相陶瓷。用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了h-BN–SiC复相陶瓷的SPS低温烧结行为及烧结温度对烧结试样的致密度、微观结构及力学性能的影响。结果表明:采用SPS烧结技术,在较低温度下即可获得致密度较高的烧结样品,烧结温度的升高,促进了h-BN晶粒的方向性排列,提高了烧结样品的相对密度。随着烧结温度的提高,晶粒尺寸增大,抗弯强度、断裂韧性和弹性模量增大,并具有相同的变化趋势。样品晶粒细小均匀,不同烧结温度样品的断裂方式相同,主要为沿晶断裂,细小SiC颗粒的钉扎效应、晶粒拔出和裂纹偏转提高了复相陶瓷的断裂强度和断裂韧性。在1 600℃烧结所得试样的综合性能较好,其抗弯强度、断裂韧性和弹性模量分别为289.2 MPa、3.45 MPa·m1/2和150.9 GPa。     

莫来石/刚玉复相陶瓷热断裂特性研究

通过调整复相陶瓷中颗粒相的组成与级配,利用引入的热膨胀失配机制,控制莫来石/刚玉复相陶瓷显微结构,改善高温复相陶瓷热稳定性,着重研究了莫来石/刚玉复相陶瓷的热断裂特性.研究表明,全部采用莫来石颗粒相时,由于柱状莫来石颗粒极易发生热冲击穿晶断裂,且热膨胀失配导致的微裂纹较长,密度较小,故复相陶瓷热稳定性较差;全部采用刚玉颗粒相时,虽然基质相裂纹扩展至刚玉颗粒表面时穿晶断裂与沿晶的裂纹扩展同时发生,有利于改善复相陶瓷热稳定性,但由于热膨胀失配过度,未经热冲击时已产生宏观裂纹,故热稳定性最差.而采用莫来石/刚玉复合颗粒相,相比例为75/25制备的复相陶瓷试样,热膨胀失配形成的微裂纹较短,密度较大,其热稳定性最优.     

原位合成TiB2-SiC基复相陶瓷高温性能及其磨损断裂力学机理的研究

在SiC基体中,用TiC和B4C为原料采用固相反应原理原位合成了高温自润滑TiB2-SiC基复相陶瓷,该复相陶瓷从400℃开始呈现高温减磨性能;复相陶瓷中TiB2颗粒产生的"钉扎效应",导致裂纹扩展路径偏转,改变了应力场的分布特性,降低了微裂纹尖端应力场强度,提高了裂纹扩展门槛值.TiB2-SiC磨损中存在断裂力学上的(Ⅰ Ⅱ)型和(Ⅰ Ⅲ)复合裂纹非平面扩展,以及裂纹尖端微小塑性屈服区的存在,使得裂纹扩展门槛值在"极限上值"和"极限下值"间随着裂纹扩展实际有效长度的变化而动态变化,导致材料延迟断裂.     

不同铁源对制备堇青石蜂窝陶瓷的影响

以SiO2粉、Al2 O3粉、MgO粉为原料,Fe2 O3、FeCl3和Fe2(NO3)3为外加剂,在空气气氛下经1400℃3 h烧成制备堇青石蜂窝陶瓷,研究以不同铁源做外加剂对堇青石蜂窝陶瓷的物相组成、显微结构和孔径分布的影响.采用XRD和SEM对烧成后试样进行物相组成分析和显微结构检测.结果表明:Fe2 O3作为外加剂时,堇青石晶粒呈短柱状且排布方向一致,并且显微结构中有少量的微裂纹,孔径在5μm处出现分布峰值;而FeCl3和Fe2(NO3)3为外加剂时,显微结构中熔融相较多,堇青石颗粒部分呈短柱状,且部分晶粒排布方向不一致.     

La_2O_3增强高性能氧化铝陶瓷制备工艺研究

本文以氧化铝粉、硝酸镧为主要原料,研究了La_2O_3对氧化铝陶瓷显微结构及性能的影响。结果表明:La_2O_3的加入有助于提高氧化铝陶瓷的力学性能,添加0.1wt%La_2O_3的氧化铝陶瓷经1 490℃烧结后具有最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到460.145 MPa、5.26 MPa·m~(1/2),较未添加La_2O_3氧化铝陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别提升了10.67%和1.15%,掺镧氧化铝陶瓷平均晶粒尺寸约为3.5μm,La_2O_3抑制氧化铝陶瓷晶粒长大的效果较为明显。     

金属材料应力释放工艺对陶瓷岩板内部应力释放影响的初步探讨

陶瓷岩板的大面积商业化应用大幅提高了建筑陶瓷材料在室内装饰领域的应用面积。但由于陶瓷岩板的面积尺寸较大,生产过程中残余应力在陶瓷岩板内部非均匀分布,严重影响了陶瓷岩板的可加工性能。本研究使用超声波探伤仪对陶瓷岩板进行扫描,探测陶瓷岩板的内部是否存在宏观裂纹;通过应力仪电阻应变仪监测陶瓷岩板的残余应力释放情况;通过调节全自动振动时效仪的激振器振动频率和振动时间消除陶瓷岩板在生产过程中产生的残余应力,提高陶瓷岩板的可加工性能。     

Si_3N_4-TiZrN_2-TiN复合导电陶瓷

以制备可用电火花加工的氮化硅基陶瓷材料为目的,用Zr N-Ti N作为导电相,以Y_2O_3、La_2O_3、Al N作为烧结助剂,在1750℃无压烧结Si_3N_4-Ti Zr N_2-Ti N复合导电陶瓷。测试了试样的烧结特性、机械性能及导电性能,用XRD和SEM分析表征了试样的物相和显微结构。其结果为:相对密度接近98%;试样的机械性能良好,抗弯强度可达到960 MPa,显微硬度为14.7 GPa,断裂韧性为7.6 MPa·m~(1/2);试样的电阻率由单相氮化硅陶瓷的10~(13)?·cm降低到复合导电陶瓷的10~(-2)?·cm数量级,可用电火花进行加工。物相分析表明,试样中生成了Ti Zr N_2新物相,形成了Si_3N_4-Ti Zr N_2-Ti N复合导电陶瓷。显微分析表明,试样中的三种晶粒均在2μm以下,具有相互结合紧密且分布较均匀的显微结构。     

多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷及其性能

采用近净尺寸成型制备工艺–氧化烧结结合溶胶浸渍再烧结法,制备了多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷。讨论了制备工艺对材料的成分、微结构和性能的影响规律。研究表明：随着硅溶胶浸渍量的增加,材料的抗弯强度、硬度、断裂韧性、密度和介电常数均增大。分别采用压痕法和单边切口梁法对材料的断裂韧性进行了测定和比较。结果表明：采用压痕法测定断裂韧性时,多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷的增韧机理有裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹桥接以及孔的钝化。采用单边切口梁法测定断裂韧性时,多孔Si3N4–SiO2复相陶瓷的增韧机理只有裂纹偏转。     

烧结温度对放电等离子烧结氮化硅陶瓷显微结构和力学性能的影响

以亚微米级氮化硅为原料、Al_2O_3–Y_2O_3为烧结助剂,利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)烧结技术制备氮化硅陶瓷。用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对氮化硅陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明,采用SPS烧结技术可在较低温度下获得致密度较高、综合力学性能较好的β相氮化硅陶瓷。随着烧结温度的提高,样品致密度、抗弯强度、断裂韧性均不断增大,在1 550℃时,其抗弯强度和断裂韧性分别达到973.74 MPa和8.23 MPa?m1/2。在1 550℃以下,陶瓷样品中β相氮化硅含量可达到98%,显微结构均匀,晶粒发育良好、呈长柱状,晶间紧密连接,晶间气孔较少。继续升高温度,部分晶粒发生异常长大,产生了更多的显微孔洞,抗弯强度急剧下降。     

多孔Si3N4-SiO2复相陶瓷及其性能

采用近净尺寸成型制备工艺-氧化烧结结合溶胶浸渍再烧结法,制备了多孔Si3N4-SiO2复相陶瓷.讨论了制各工艺对材料的成分、微结构和性能的影响规律.研究表明:随着硅溶胶浸渍量的增加,材料的抗弯强度、硬度、断裂韧性、密度和介电常数均增大.分别采用压痕法和单边切口梁法对材料的断裂韧性进行了测定和比较.结果表明:采用压痕法测定断裂韧性时,多孔Si3N4-SiO2复相陶瓷的增韧机理有裂纹偏转、裂纹分叉、裂纹桥接以及孔的钝化.采用单边切口梁法测定断裂韧性时,多孔Si3N4-SiO2复相陶瓷的增韧机理只有裂纹偏转.     

若干化学钢化玻璃的断裂韧性

葛里菲斯(Griffith)指出:玻璃的断裂在于表面存在微裂纹,其断裂过程就是这些裂纹逐渐扩展的过程,所以即使在临界应力值以下,玻璃也会产生脆性断裂。通常人们都是用玻璃的断裂韧性K_(1c)来判断玻璃的脆性断裂程度。从裂纹的扩展力分析来看,由于扩展力     

凝胶注模技术制备高强度多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模技术和无压烧结工艺制备高孔隙率、高强度多孔氮化硅陶瓷。研究了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷坯体相对质量损失和收缩率的影响,测定了材料在烧结前后的物相组成,分析了浆料固相含量对多孔氮化硅陶瓷显微结构、孔隙率、弯曲强度及断裂韧性的影响。结果表明:随浆料固相含量增大,坯体相对质量损失率和收缩率减小,烧结后的多孔氮化硅陶瓷孔隙率由65.24%减小到61.19%;而弯曲强度和断裂韧性分别由93.91MPa和1.48MPa·m1/2提高到100.83MPa和1.58MPa·m1/2。长棒状β-Si3N4晶粒无规律的交错搭接和相互咬合是多孔氮化硅陶瓷在保持高孔隙率的同时具有高强度的主要原因。