常压烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究

以微米SiC颗粒和工业氧化铝为原料,采用机械混合法制备Al2O3/SiC复合粉末。将复合粉末煅烧、成型,在1 600℃,2h烧结可制备出Al2O3/SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、DSC-TG、SEM和TEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化,烧成收缩和微观结构,结果表明:在氧化铝基体中添加80%(质量分数)平均粒径为5μm的SiC粒子,复合粉末经700℃煅烧后再成型,试样于1 600℃烧结,其相对体积质量可达93.8％。SiC粒子主要被包裹在Al2O3晶内形成“晶内型”纳米复合陶瓷。在烧结过程中由SiC氧化形成的SiO2包裹层与基质氧化铝反应形成的无定形莫来石前躯体可大大促进烧结;SiC埋料氧化形成的外壳可有效阻止烧结体内SiC的进一步氧化。     

烧结工艺对原位反应莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响

以SiC微粉、α-Al2O3和广西白泥为原料,采用原位反应烧结工艺制备莫来石/碳化硅多孔陶瓷,研究烧结温度与保温时间对莫来石/碳化硅多孔陶瓷性能的影响,利用SEM和XRD对多孔陶瓷的相组成和断口形貌进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,莫来石/碳化硅多孔陶瓷的气孔率降低而弯曲强度增加,烧结温度为1 350℃时,气孔率为30.5%,弯曲强度为26.8 MPa;随保温时间的增加,液相量增加;莫来石的形成有助于改善莫来石/碳化硅多孔陶瓷的力学性能。     

烧结温度对合成Ti3SiC2材料的影响及反应机理的研究

以Ti/Si/C为原料,采用反应烧结方法制备Ti3SiC2材料,并分析反应烧结机理。结果表明,以3Ti/1.2Si/2C为起始原料,烧结温度在1250~1300℃之间,可以得到Ti3SiC2含量90%以上的Ti3SiC2材料。Ti3SiC2的反应合成机理是固-液反应,即:Ti5Si3和β-Ti形成液相,液相再与TiC反应,进而合成Ti3SiC2。     

氮化铝陶瓷的低温烧结研究

采用了三种复合添加剂Y2O3-CaF2、Y2O3-Dy2O3和Y2O3-Li2O,在1 650℃热压烧结AlN陶瓷;测定、分析了AlN陶瓷的性能和微观结构。结果表明,添加该三种复合助剂在低温烧结的AlN陶瓷晶格氧含量均较低,样品热导率较高,尤其是添加复合助剂Y2O3-CaF2可获得热导率为192 W.m-1.K-1的AlN陶瓷样品。     

液相烧结SiC

<正> AG Hoechst介绍了一种可进行液相烧结的添加Al/Y化合物的SiC基陶瓷。烧结温度比一般使用的温度低200℃,得到的晶粒尺寸比较细,一般为1μm左右,而一般烧结     

六方氮化硼无压烧结研究

六方氮化硼是一种片状结构材料,解决其烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径。探讨了以六方氮化硼为基体,Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,于1700-1850℃左右的无压烧结。研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的致密度明显提高、强度明显增加。并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度。     

BST-BSL体系的烧结行为和介电性能

采用草酸盐共沉淀工艺制备高反应活性Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,添加适量的B2O3-SiO2-Li2O(BSL)为烧结助剂,采用传统陶瓷制备工艺制备BST-BSL复相陶瓷。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别研究BST-BSL的微观形貌和相组成,并测试BST-BSL的介电性能参数。结果表明:添加的少量B2O3-Li2O-SiO2在烧结过程中与BST主晶相发生复杂的化学反应,使BST的烧结温度由1 350℃降低到1 000℃以下;B2O3-Li2O-SiO2的添加大幅改善BST的介电常数温度稳定性,引入的非铁电第二相对BST铁电性的‘稀释作用’使BST-BSL的可调率降低,但由于烧结助剂的添加量少,使BST-BSL在1 kV/mm外加偏场下的可调率仍在5%以上。     

BST-BZN复相陶瓷的烧结行为和介电性能

用草酸盐共沉淀工艺制备高反应活性Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,添加10%(质量分数)的Bi2O3·ZnNb2O6(BZN)为烧结助剂,采用传统陶瓷制备工艺制备BST-BZN复相陶瓷。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别研究BST-BZN的微观形貌和晶相组成,并测试BST-BZN复相陶瓷的介电性能参数。结果表明,添加BZN使BST的烧结温度由1350℃降低到1050℃,BST晶粒粒径约为1μm,烧结过程BZN与BST发生固溶反应,BST的XRD衍射峰向低角度偏移。BST-BZN具有良好的介电常数温度稳定性,但是由于少量Bi3+对Ba2+/Sr2+的取代、晶粒的细化、晶界相比例增多等原因导致BST-BZN可调率降低,1kV/mm的偏场作用下其可调率只有0.15%。     

熔渗烧结制备Ti_3SiC_2反应机理的研究

以Ti/Si/C粉末和Ti/Si/TiC粉末为原料,采用液态熔渗硅方法制备出纯度较高的Ti3SiC2材料,Ti3SiC2的相对质量分数分别达到91.2%和92.3%。研究表明,熔渗烧结制备Ti3SiC2的反应过程为:温度在1 300℃以上,且未发生熔渗时,试样中单质Ti的含量高于Si的含量,在Ti的富集区优先生成Ti5Si3,随着温度的升高,少部分Ti5Si3和β-Ti先熔合形成Ti-Si液相;在1 500℃时,随着液态Si的渗入及流动扩散,液态Si和剩余的Ti5Si3形成大量Ti-Si液相,将试样中的TiC包覆,通过液相反应生成大量的Ti3SiC2。     

复合助剂Y2O3-CaC2对氮化铝陶瓷热导率的影响

为研究复合助剂Y2O3-CaC2的助烧机制和效果,试验分别在1700℃和1850℃热压烧结含添加剂Y2O3-CaC2的AlN陶瓷。测定了AlN陶瓷的密度和热导率,并分析了AIN陶瓷的微观结构及微观组织与宏观性能的关系。结果表明,添加复合助剂Y2O3-CaC2在1700℃和1850℃热压烧结的AlN陶瓷的第二相均为Y3Al5O12,但在1850℃烧结的AlN陶瓷的第二相和AlN晶内氧含量更低,其热导率高达223W/(m·K)。     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

γ射线辐照聚碳硅烷先驱丝热解合成SiC陶瓷纤维

将聚碳硅烷先驱丝分别在Ｎ２、Ｈｅ、ＮＨ３和限量空气条件下封装于石英管中,用γ射线辐照至特定剂量后,在高温条件下热解转化为ＳｉＣ陶瓷纤维。结果表明,除在大气条件下辐照因Ｓｉ—Ｈ的氧化在波数３４００ｃｍ－１处产生强吸收峰以外,其它气氛中辐照产物的红外吸收光谱并无明显差异。用ＴＧＡ－ＦＴＩＲ联用技术和气相色谱法检测到热解过程中有ＣＨ４和大量的Ｈ２析出。当吸收剂量达到１３．８ＭＧｙ时,辐照产物已具有良好的不熔化特性,在Ｎ２气流中升温至１２００℃热解烧成后得到有金属光泽的黑色ＳｉＣ纤维,其氧含量（≤１．１ｗｔ％）远低于现有的热氧化不熔化法产物（～１５ｗｔ％）。用扫描电镜观察发现该纤维具有光洁完整的致密形貌结构。     

ZnMn2O4陶瓷的固相法合成及其电性能

采用传统固相合成工艺制备ZnMn2O4陶瓷,借助XRD、SEM等分析手段确定制备ZnMn2O4陶瓷所需的最佳预烧温度和烧结温度,研究不同烧结温度对ZnMn2O4陶瓷交流阻抗谱的影响。介绍了ZnMn2O4薄膜的制备和阻变特性。结果表明:ZnMn2O4陶瓷的最佳预烧温度和烧结温度分别为750、1 100℃;在750℃预烧、1 100℃烧结温度条件下,几乎没有气孔;ZnMn2O4陶瓷模拟等效电路为(R(C(RQ))),低频区电荷扩散属于平面无限扩散过程,高频区界面阻抗近似无穷大;介电常数随烧结温度的增大而减小,介电损耗随烧结温度的增大而增大;磁控溅射可得到ZnMn2O4薄膜且具备阻变特性。     

SiC陶瓷无压烧结工艺探讨

系统研究了不同温度无压烧结条件下,添加质量分数为2％C及不同B元素量对SiC的致密机制、微观结构 及力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2.0％C+1.0％B的SiC经2 150℃×2h无压烧结后的力学性能为最 优,其抗弯强度达470MPa,断裂韧性达5.12MPa·m1/2。     

ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷高温氧化机理研究

研究ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的高温氧化机理,以改善超高温陶瓷抗氧化。结果表明,ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的氧化质量增加随YAG-Al2O3含量增加而减小,并随Al2O3摩尔比值增大而减小。在1 300℃以下,该复相陶瓷氧化质量增加随氧化时间延长而增加,但是随着氧化时间的延长,氧化质量增加率逐渐降低。在1 300℃以上,改变YAG-Al2O3含量对氧化质量增加趋势影响不大,但改变Al2O3的摩尔比值,氧化质量增加趋势变化较为明显。     

氧化温度对ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷表面组成的影响

二硼化锆具有许多优异性能,因此它的应用非常广泛。研究氧化温度对ZrB2-YAG-Al2O3复相陶瓷的表面组成及表面显微结构的影响。结果表明:从1 000～1 100℃和1 200～1 300℃的氧化增重率趋势较大,而在1 100～1 200℃的温度范围增重率很缓慢。在氧化温度低于1 200℃,氧化后的复相陶瓷中有ZrO2和B2O3生成,表面显微结构较为致密,而在1 300℃氧化温度以上,可以生成All8B4O33,表面显微结构疏松。     

添加氧化锆对氧化铝陶瓷的性能的影响

研究了ZrO2对Al2O3力学性能和耐磨性能的影响。将α-Al2O3与采用沉淀法合成的Zr(OH)4混合,凝胶混合物在600℃下煅烧2h。m(Al2O3)∶m(ZrO2)=85∶15的复合材料在1400℃至1650℃之间保温2h常压烧结。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对试样的相组成和显微结构进行分析。结果表明,在1550℃温度下烧成的该复合材料获得了最高的密度、最好的耐磨性能和最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到708MPa和5.8MPa·m1/2。研究结果表明,在氧化铝中添加ZrO2有助于改善氧化铝陶瓷的力学性能和耐磨性能。     

超微 Al_2O_3 粉热压烧结陶瓷的性能

采用超微Ａｌ２Ｏ３粉和热压烧结工艺制备出两种Ａｌ２Ｏ３基陶瓷（Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ－ＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ－ＴｉＣ－Ｙ－ＰＳＺ）。研究了这两种材料烧结体的密度、显微组织和力学性能。并将烧成陶瓷加工成切削刀片，对３５ＣｒＭｎＳｉＡ超高强度调质钢进行切削试验，所得结果与其它几种陶瓷刀具的切削性能进行了比较。     

ZTM／SiC陶瓷高温下SiC组分的氧化问题

添加ＳｉＣ的增韧莫来石陶瓷（ＺＴＭ／ＳｉＣ）复合材料比基体的性能有较大的提高。该陶瓷在烧结过程中及高温下使用都伴随着ＳｉＣ组分的氧化，从而影响陶瓷的烧结致密化并导致性能衰退。文中针对ＺＴＭ／ＳｉＣ陶瓷在空气下烧结过程中出现的变化，探讨ＳｉＣ组分的氧化过程及其对陶瓷烧结致密化的作用。