氧化铝基复合陶瓷物理和力学性能的研究

采用热压烧结致密化工艺,在1 550,1 600,1 650℃3个不同的烧结温度下,烧结制备了Si3N4含量从0.25w%到6w%的Al2O3/Si3N4纳米复相陶瓷.对所制备的试样进行了密度、硬度、断裂韧性的测试.实验结果表明,所有试样达到了较高的致密度,且致密度随烧结温度的升高而增加.硬度在Si3N4含量为0.75w%和3w%时达到峰值.韧性在Si3N4含量3 w%达到峰值.材料的性能较纯Al2O3陶瓷有较大幅度提高.     

Al2O3透明陶瓷显微结构的研究

采用高纯Al2O3(＞99.9%)粉末为原料,用无压烧结工艺制备Al2O3透明陶瓷.研究了添加剂Y2O3、烧结温度、保温时间等对Al2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响.实验结果表明,适量的Y2O3能够抑制Al2O3晶粒的生长,改善烧结性能,但添加量过多会使Al2O3陶瓷气孔略有增加.在1800℃烧结的样品密度接近理论密度,具有较好的光学性能.延长保温时间能够使晶粒长大的同时有效排除晶界处少量气孔.     

低温烧结Al2O3-Bi2O3陶瓷基板的性能研究

以Al2O3和Ri2O3为主要原料,添加微量烧结助剂,采用传统的陶瓷制备工艺制备片式熔断器基体材料.采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)时材料进行了观察和性能测试.结果表明,随着烧结温度的升高和Bi2O3含量的增多,基体材料的致密度和收缩率均相应增大;相对介电常数随着温度的升高而增大,而介电损耗减小;当Al2O3质量分数为50%时,基体材料经950℃保温2h烧结后,ρ=3.87g/cm3,εr=33.92,tanδ=0.036,满足低介电损耗性能要求.     

烧结温度对1BaO-10NiO-NiFe2O4复合陶瓷导电性能的影响

利用冷压-烧结技术制备了1BaO-10NiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了1BaO-10Ni-NiFe2O4复合陶瓷物相组成和显微结构以及烧结温度对相对密度和导电率的影响.结果表明,1BaO-10NiO-NiFe2O4复合陶瓷烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,BaO与10NiO-NiFe2O4陶瓷组分反应并形成瞬时液相BaFe2O4和Ba2Fe2O5,且Ba2 离子固溶到基体中,促进致密化烧结;随着烧结温度的升高,样品的相对密度无太大变化,均在97%以上.但样品导电率逐渐增大,当烧结温度为1673K时,1BaO-10NiO-NiFe2O4复合陶瓷达到最大电导率21.16S/cm,是烧结温度为1473K时电导率10.17S/cm的2.08倍.     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

Y2O3和纳米AlN协同作用对氮化铝陶瓷烧结性能及热传导的影响

在微米氮化铝粉体中添加含量为4%的Y2O3和不同含量的纳米AlN粉体制备氮化铝陶瓷,研究了Y2O3和纳米AlN协同作用对微米氮化铝陶瓷烧结性能和热传导性能的影响。结果表明,Y2O3优先与纳米AlN粉体表面的Al2O3反应生成活性较高的第二相Al5Y3O12,相比于Y2O3与微米AlN粉体表面Al2O3反应生成的Al5Y3O12,具有更低的熔化温度及更好的流动性;同时,纳米AlN粉体的高比表面能也促进氮化铝陶瓷的致密化进程。二者的协同作用有效地促进氮化铝陶瓷的致密烧结,改善第二相的微观分布,从而能在较低的烧结温度下获得具有较高热导率的氮化铝陶瓷。当Y2O3和纳米AlN粉体的添加量(质量分数)分别为4%和1.5%时,在1800℃烧结得到的氮化铝陶瓷密度为3.26 g·cm-3,第二相以连续相的形式分布于氮化铝晶界处,热导率为151.75 W/(m.K)。     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al2O3对MgO和TiO2合成MgTiO3陶瓷烧结性，物相组成和微波介电性能的影响。XRD分析结果表明，没有添加Al2O3是，合成的MgTiO3陶瓷中只含有MgTiO3和MgTi5相,加入Al2O3，MgTiO3陶瓷中除了MgTiO3和MgTi2O5相外，还出现了MgAl2O4相，这是上由于Al2O3和MgO发生固相反应，MgAl2O4的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降，但是可能降低反应烧结合成MgTiO3陶瓷的相对介电常数和介电损耗。     

亚微米ZrO_2粉体对氧化铝陶瓷力学性能的影响

在高纯Al2O3粉体中添加质量分数为16%的亚微米ZrO2粉体,制备Al2O3-ZrO2复合粉体,通过X射线衍射仪、电子探针和扫描电子显微镜分别对样品的相组成和显微结构进行分析,研究不同烧结温度下亚微米ZrO2粉体对氧化铝陶瓷抗折强度和硬度的影响。结果表明,在1 450℃时无压烧结2 h,Al2O3-ZrO2复相陶瓷的晶粒粒径约为0.5μm,抗弯强度高达797 MPa,提高了46%,维氏硬度为17.9 GPa。     

Ba0.6 Sr0.4 TiO3-ZnNb2O6复相微波介质陶瓷的结构与介电性能研究

以Ba0.6Sr0.4TiO3为基体材料,采用传统陶瓷制备工艺,制备了Ba0.6 Sr0.4 TiO3-ZnNb2O6(简称BSTZ)复相微波介质陶瓷.结果表明,BSTZ复相陶瓷可在1200℃烧结成瓷,烧结温度明显低于Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的烧结温度,并反应生成新相BaNb3.6O10.在室温低频下,随ZnNb2O6含量的增加,BSTZ复相陶瓷的介电常数下降;在1.6kV/mm的直流偏压下,各BSTZ复相陶瓷的可调性随ZnNb2O6添加量增加而减小.     

B4C／Al2O3／TiC复合陶瓷的力学性能和微观结构

利用热压烧结工艺成功制备了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷.探讨了TiC含量对B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷力学性能和显微结构的影响,并研究了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的增韧机制.结果表明,在烧结过程中B4C与TiC发生原位反应,生成了TiB2.发生原位反应有效的降低了B4C/Al2O3复合陶瓷的致密化烧结温度;B4C/Al2O3复合陶瓷烧结温度为2150℃,B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的烧结温度为1900℃.而且,原位反应提高了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷相对密度和力学性能.裂纹偏转和裂纹钉扎是B4C/Al2O3/TiC复合材料主要增韧机制.     

模板转化法制备苎麻纤维织物SiC陶瓷

以苎麻纤维织物为生物模板,通过浸渍含有硅粉的酚醛树脂溶液,后经压制成型、碳化和1500℃烧结等工艺,制备了具有生物纤维形态的SiC陶瓷。利用XRD、SEM等测试技术,研究了不同烧结助剂对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明:烧结助剂对苎麻纤维织物SiC陶瓷的失重率、显气孔率、体积收缩率等性能均产生了影响;添加Al_2O_3-Y_2O_3-SiO_2三元烧结助剂的SiC陶瓷具有最大的显气孔率和最小的体积收缩率;陶瓷中的SiC主要以β-SiC的形式存在;微观形貌分析显示,样品很好地保留了苎麻织物的纤维状微观结构。     

纳米Al2O3对纳米4YSZ复相陶瓷结构和性能的影响

以纳米4YSZ和纳米Al2O3粉末为原料,对掺少量Al2O3的4YSZ无压烧结体的烧结特性、结构和性能进行了研究.掺适量的Al2O3可降低烧结温度,减缓4YSZ晶粒的长大.少量的交接渗透强化了晶界,烧结体断裂倾向于穿晶断裂,提高了烧结体硬度.     

Al_2O_3/B_4C的致密化机制

初始晶粒尺寸为0.33μm和7.0μm的Al2O3/14%B4C粉末在不同温度烧结,并模拟计算陶瓷粉末烧结过程。通过对比实验结果和计算结果,找出影响材料致密化的机制,讨论晶粒尺寸对扩散机制的影响,并估算出致密化激活能。在实验烧结温度范围内,界面反应被认为是影响Al2O3/B4C粉末致密化过程的主要因素。Al2O3/14%B4C陶瓷的致密化激活能是1820±60KJ.mol-1,这结果很大程度上支持界面反应致密化机制。     

添加剂对Y2Ti2O7陶瓷的微波介电性能的影响（英文）

研究了CrO3、Nb2O5、SiO2及Al2O3对Y2Ti2O7陶瓷的烧结性能、相组成和微波介电性能的影响.其中Nb2O5掺杂能够降低Y2Ti2O7陶瓷材料的烧结温度,提高基体陶瓷的介电常数和品质因子,引起谐振频率温度系数的明显变化.且随着Nb2O5含量的增多,所有样品的主晶相仍为立方烧绿石型Y2Ti2O7,Nb5+可能进入烧绿石结构中,部分取代Ti4+所在位置.实验结果表明:1mol%Nb2O5掺杂的陶瓷材料在1420℃下烧结致密,具有最佳的微波介电性能:εr=61.8,Q×f=9096GHz(f=5.494GHz),τf=54×10-6/℃.     

ZnO基陶瓷的导电性能研究

以ＺｎＯ为基添加ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３制得了ＺｎＯ陶瓷。研究了掺杂含量，烧结温度和降温特性等因素对ＺｎＯ基陶瓷的导电性能影响。研究表明，Ａｌ２Ｏ３含量和烧结温度对ＺｎＯ基陶瓷的电阻率具有较大的影响，ＭｇＯ含量和降温速率对电阻温度系数影响尤为明显。     

SrTiO3复合功能陶瓷中烧结助剂的研究

采用一次烧成法制备出ＳｒＴｉＯ３电容－压敏复合功能陶瓷，着重研究了ＳｉＯ２－ＴｉＯ２－ＡｌＯ２系统结助剂对ＳｉＴｉＯ３陶瓷的结构和复合功能特性的影响。研究结果表明：组成合理的烧结助剂有助于促进ＳｒＴｉＯ３陶瓷的烧结，改善微观结构，并相应优化ＳｒＴｉＯ３陶瓷的复合功能。研究确定，优化的烧结助剂组成为０．５ｗｔ％Ｓｉ２Ｏ－０．２ｗｔ％ＴｉＯ２－０．０５ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３。     

Al2O3陶瓷制备及性能分析

以纯Al2O3粉、Mg(NO3)2·6H2O、Y(NO3)3·6H2O为原料,于1500℃、1600℃和1700℃常压制备了高纯Al2O3陶瓷,研究了烧结温度和烧结助剂的含量对Al2 O3陶瓷密度、硬度及微观结构的影响.结果表明,添加剂的作用受烧结温度的影响较大,进而影响了烧结体的硬度.     

复合磷酸盐多孔生物陶瓷的制备及体外细胞相容性

以Al₂O₃-MgO-P₂O₅磷酸盐为粘结剂, 采用有机泡沫浸渍工艺制备了多孔陶瓷, 采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、排水法和压缩实验等表征了多孔陶瓷的孔隙形貌、相组成、孔隙率和力学性能, 并通过体外细胞实验研究了其细胞相容性. 结果表明, Al₂O₃-MgO-P₂O₅磷酸盐的加入不仅可以使浆料能够均匀地涂覆在泡沫体上, 也促进了陶瓷的烧结. 得到的多孔陶瓷具有相互连通、分布均匀的孔隙结构(大孔孔径在100~500μm, 还有约为3μm微孔), 平均孔隙率为85.9%±1.6%, 平均压缩强度为(1.04±0.15)MPa; 多孔陶瓷虽然是一种由HA、β-Ca₂P₂O₇和少量含Mg、Al的物相组成的复合磷酸盐陶瓷, 但在体外实验中没有表现出明显的细胞毒性, 并能促进细胞快速增殖与分化, 表明该多孔陶瓷具有良好的细胞亲和性和相容性.     

Tough yttria-stabilized zirconia ceramic by low-temperature spark plasma sintering of long-term stored nanopowders

Weakly agglomerated 1.75 and 3 mol% yttria stabilized zirconia nanopowders were used in this study after six years of storage in vacuum-processed plastic containers. The proper storage conditions of the Y-TZP nanopowders avoided the hard agglomeration. Untreated and bead-milled nanopowders were used to obtain dense ceramics by slip casting and subsequent low-temperature sintering. Fully dense nanostructured 1.75Y-TZP and 3Y-YZP ceramics with and without doping of 1 wt% Al2O3 were produced by an optimized spark plasma sintering (SPS) technique at the temperatures of 1050-1150 degrees C at a pressure of 100 MPa. The SPS has revealed the clear advantage of consolidation of the weakly agglomerated nanopowders without preliminary deagglomeration. The Vickers hardness of both the low-temperature and spark plasma sintered samples was found to lie in the range of 10.98-13.71 GPa. A maximum fracture toughness of 15.7 MPa m(1/2) (average 14.23 MPa m(1/2)) was achieved by SPS of the 1.75Y-TZP ceramic doped with 1 wt% Al2O3 whereas the toughness of the 3Y-TZP ceramics with and without alumina doping was found to vary between 3.55 and 5.5 MPa m(1/2).