锆溶胶制备及其对刚玉莫来石复相陶瓷性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了锆溶胶,并在刚玉-莫来石质材料中引入ZrO2,分析了ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能的影响特征。研究结果表明,ZrO2在主体材料中形成纳米包裹薄膜,ZrO2的分布可控和均匀掺入,不仅提高复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性,而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。     

红柱石基刚玉-莫来石复相陶瓷的显微结构及性能

以红柱石颗粒为主要骨料,辅以莫来石颗粒和刚玉颗粒,硅微粉、铝微粉为基质料,经混合、困料及成型后,经不同温度下烧成4h,制得莫来石基刚玉-莫来石复相陶瓷,分析了烧成温度对复相陶瓷的物相组成、显微结构、烧成性能、力学性能及热学性能。结果表明:红柱石在高温下转化成针状和柱状莫来石改善复相陶瓷的烧成性能和抗热震性能;在1480℃烧成时,红柱石刚玉-莫来石复相陶瓷具有优越性能,其抗折强度为15.4MPa,耐压强度为91.6MPa,热膨胀系数为5.5×10-6/K,1100℃下水冷的抗热震次数达到99次。     

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.     

烧成制度对刚玉-莫来石陶瓷相含量、显微结构及性能的影响

本文介绍了采用挤出成型工艺制备结构陶瓷的过程,研究烧成制度对刚玉-莫来石结构陶瓷微观结构、相变反应及性能的影响。结果表明:当升温速率较快时,刚玉固溶和溶解速度较慢,残余刚玉量较高,生成玻璃相较少;随着温度升高,刚玉与莫来石的相对质量比越来越小,说明提高温度,加速了刚玉溶解,但是玻璃相/莫来石比值不同,更易受升温速率影响,快速升温时温度越高,比值越小,慢速升温时温度越高则比值越大;升温速率对莫来石、刚玉和玻璃相作用因子从大到小排列顺序是:玻璃相刚玉莫来石,快速升温时最高温度影响因子排列顺序是:玻璃相莫来石刚玉,慢速升温时最高温度影响因子是:玻璃相刚玉莫来石;1550℃以下烧成莫来石生长发育不良,晶体出现短柱状长径比较小,网状交叉分布数量明显减少,气孔较多,这是因为二次莫来石化未完全反应,未充分烧结;结构陶瓷热膨胀系数影响因子:刚玉与莫来石质量比、显气孔率、体积密度,其中刚玉与莫来石质量比是最主要影响因素,后两者影响作用比较接近,刚玉与莫来石质量比越大,陶瓷热膨胀系数则越大。     

刚玉莫来石复相陶瓷热震及蠕变性能的影响因素分析

采用正交设计方法研究了硅微粉、氧化铝微粉及烧成温度对刚玉莫来石复相陶瓷热震稳定性及蠕变性能的影响机制。结果表明:烧结温度对复相陶瓷热震稳定性及蠕变性的影响最大,氧化铝微粉次之,硅微粉最小。高温抗折强度损失率在烧成温度为1650℃时最低,随氧化铝的含量增加而减小,并随硅微粉含量增加而增大。蠕变率随烧成温度的提高而减少,氧化铝质量分数为7%时最低,并随硅微粉含量增加而增大。通过调节硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度,可控制颗粒与基质、莫来石的结合状态,气孔及残留α-Al2O3,从而改善材料的抗热震性及蠕变性。     

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。     

莫来石含量对堇青石-莫来石复相陶瓷性能的影响

以合成堇青石(≤0.074 mm)和合成莫来石(0.45～0.9 mm)为主要原料,a-Al2O3微粉(≤0.044 mm)、镁砂(≤0.054 mm)和熔融石英(≤0.054 mm)为添加剂,经细磨、造粒、成型后,于1 370℃4 h烧成后制备了莫来石质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%和40%的堇青石-莫来石复相陶瓷材料,研究了莫来石含量对复相陶瓷材料烧结性能、抗折强度、热膨胀性及抗热震性的影响.结果表明:随着莫来石含量的增加,堇青石一莫来石复相陶瓷材料的体积密度、显气孔率和热膨胀系数都呈上升趋势,而抗折强度呈降低趋势;适当提高莫来石含量有利于复相陶瓷材料的抗热震性,当莫来石含量达到30%时,材料的抗热震性最好.     

莫来石晶种对反应烧结ZrO2/莫来石复相陶瓷显微结构的影响

通过显微结构观察研究了莫来石晶种对反应烧结ZrO2/莫来石复相陶瓷显微结构的影响。研究结果表明：与不含晶种试样相比，添加Ma(d50=1.87μm)和Mb(d50=0.83μm)晶种试样的显微结构比较均匀，莫来石晶粒多呈等轴状，且大小均一，晶内型ZrO2和封闭气孔较少。添加晶种对莫来石晶粒有明显细化作用。但晶种添加量和晶种颗粒尺寸对反应生成莫来石的晶粒尺寸无明显影响。采用溶胶－凝胶法制备的莫来石晶种（Mc)使试样中长出了一定量的长柱状的莫来石晶粒。     

莫来石—钛酸铝复相陶瓷研究

本文介绍了莫来石－钛酸铝复相陶瓷的制备工艺及其主要性能；重点讨论了该复相陶瓷的烧结性、增强机制、膨胀性能影响、高温分解、高温强度及抗热震性等方面的变化；简单介绍该材料的应用前景。     

硅溶胶、铝溶胶在陶瓷原位胶态成形中的应用

陶瓷原位胶态成形方法是制备近净尺寸复杂陶瓷部件最具应用前景的方法，硅溶胶、铝溶胶也越来越多的应用于其中。本文主要介绍了硅、铝溶胶的分散胶凝原理以及在胶态成形中的应用。     

硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响

以板状刚玉为骨料,莫来石为结合相,采用反应烧结工艺制备莫来石结合刚玉质耐火材料.以SiO2微粉作为合成莫来石的硅源,并尝试引入硅溶胶,以其部分取代SiO2微粉,旨在提高复相耐火材料的力学性能.结果表明:引入硅溶胶能促进莫来石合成,使显微结构更均匀致密,显著提高了材料强度和高温抗蠕变性.1 550℃烧成时,以硅溶胶取代4%(质量分数,下同)SiO2微粉作硅源制备的样品比以SiO2微粉作硅源制备的样品,其常温和高温抗弯强度分别提高40.16%和29.92%;1 650℃烧成时,前者比后者高温抗蠕变率降低71%.载荷-变形测试结果显示:莫来石结合刚玉质耐火材料常温断裂过程为渐进式,引入硅溶胶,在一定程度上提高了材料常温断裂韧性.     

DMF对二氧化硅薄膜性能的影响

以正硅酸乙酯、乙醇、盐酸和水为原料,引入N,N-二甲基甲酰胺(DMF),采用溶胶凝胶法和浸渍提拉技术在玻璃载片上进行涂膜,并研究了DMF的加入量对薄膜结构及性能的影响。结果表明,添加30%DMF的溶胶粘度有所降低,凝胶时间相应延长,但在干燥过程中能有效防止凝胶的开裂;添加体积分数30%DMF的二氧化硅膜具有良好的热稳定性,400℃以后没有明显的质量损失;薄膜平均孔半径约为7.08 nm,比表面积为53.168 m2.g-1,孔容积为0.188 320 cm3.g-1。     

Bi_2O_3对堇青石陶瓷的烧结行为、相变和热膨胀性能的影响

采用X射线衍射仪、差热分析仪和热膨胀仪等手段研究了由氧化物粉末 (MgO、Al2 O3 和SiO2 )制备堇青石陶瓷时 ,添加Bi2 O3 对堇青石陶瓷相变和性能的影响 ,分析了Bi2 O3 在烧结过程中的作用机理是低温产生液相促进烧结。试验表明 ,Bi2 O3 能明显降低烧结温度 ,在 12 5 0℃烧成 3h后的陶瓷是由α堇青石和少量的 μ堇青石组成。随着Bi2 O3 含量增加 ,陶瓷的致密度和热膨胀系数逐渐升高。Bi2 O3 的添加量 (质量分数 )为 0 .0 4 ,原料相石英消失。Bi-O膨胀系数较Si-O的大和Bi3 + 离子进入堇青石晶格中是引起堇青石陶瓷热膨胀系数升高的主要原因。     

二氧化硅掺杂对黑色氧化铝陶瓷的改性

用超微细氧化铝(Al2O3),二氧化硅(SiO2)粉体及适量的过渡金属氧化物,用固相反应法在1 350 ℃空气中烧结得到了致密的黑色Al2O3陶瓷.研究了SiO2掺杂对陶瓷显微结构和电性能的影响.实验表明:在黑色Al2O3陶瓷中,SiO2是一种较好的掺杂剂,它不仅可以降低烧结温度,使陶瓷晶粒细小均匀,同时还可以改善材料的电气性能,使之满足用作晶体振荡器件、光电器件及集成电路器件等的基板及避光封装外壳的要求.     

ZrO2/SiO2复合溶胶稳定性的实验研究

以硅酸乙酯和氧氯化锆为先驱体，制备了ZrO2／SiO2复合溶胶，重点考察了ZrO2的摩尔含量、添加剂DMF和TEABr、陈化温度对ZrO2／SiO2复合溶胶稳定性的影响。结果表明：氧氯化锆的存在不利于ZrO2／SiO2复合溶胶的稳定，且随着氧氯化锆摩尔百分含量的增加，溶胶易于凝胶；随着陈化温度的升高，凝胶时间变短；DMF能明显延长ZrO2／SiO2复合溶胶的凝胶时间；当0．4〈n（TEABr）／n（TEOS）〈1时，TEABr能提高溶胶的稳定性。     

微波介质陶瓷的界面特性及其对介电性能的影响

详细地总结了界面的偏析、扩散和润湿性对微波介电性能的影响机理。并评述了粉末的初始状态、烧结工艺、添加剂(掺杂)和烧结方法等因素对材料界面特性的影响，进而影响到材料介电性能的研究进展。最后指出了在微波介质陶瓷界面研究领域面临的问题及今后的发展方向。     

二氧化硅多孔陶瓷材料的制备与性能

以二氧化硅微粉、二氧化硅气凝胶和石英纤维为原料,水玻璃为结合剂,采用半干法成型,经900℃热处理制备出二氧化硅多孔陶瓷材料。采用X射线衍射(XRD)分析试样物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)研究试样显微结构。结果表明:900℃热处理后试样显气孔率为38.0%、耐压强度为24.96MPa。试样显气孔率较高,力学性能较好。