低温烧结95Al_2O_3瓷的研究初探

本文以工业纯α－Ａｌ2Ｏ3、苏州土、碳酸钙和碳酸钡为原料制备９５Ａｌ２Ｏ３瓷。其中苏州土的加入量为９．６％,高于传统配方组成,分别于１６２０℃、１６５０℃烧结,可得到性能良好的ＣａＯ－Ａｌ2Ｏ3－ＳiO2－ＢａＯ和ＣａＯ－Ａｌ2Ｏ3－ＳiＯ2系９５Ａｌ2Ｏ3瓷,且材料呈现了良好的抗热震性能。     

探索影响95Al_2O_3瓷强度的工艺影响

以火花塞９５Ａ１２Ｏ３瓷绝缘体为例,在不改变主体配方的情况下,通过一系列的实验及分析,介绍了成型压力、烧成制度、原料细度、原材料纯度及颗粒级配等工艺因素对９５Ａ１２Ｏ３瓷强度的影响。     

MgO对95Al_2O_3瓷性能的影响

本文研究了添加不同量MgO对提高刚玉瓷耐磨性、抗折强度、硬度、击穿强度等性能的影响，同时在偏光显微镜下观察其微观结构，讨论了其影响机理，提出了氧化镁的最佳添加范围。     

等离子喷涂工艺参数对Al_2O_3涂层硬度的影响

针对等离子喷涂电弧电压、电弧电流、主气流量和送粉量等工艺参数对制备Al_2O_3涂层组织及性能的影响,采用正交试验方法进行参数化设计,通过直观分析确定涂层硬度指标下的最佳工艺组合参数。试验结果表明:影响涂层硬度的主次因素排序为氩气流量、电流、送粉量、电压。最佳参数组合为:电弧电压为60 V,电弧电流为600 A,送粉量为25 g·min~(-1),氩气流量为2000 L·H~(-1),最佳工艺组合参数下得到的涂层组织更加致密,硬度为914.6 HV。     

纳米Al_2O_3和Cr_2O_3对镁铬材料烧结与力学性能的影响

利用纳米粉的粒径小及活性高等特性,在镁铬材料中加入不同质量分数(分别为2%、4%、6%)的纳米A l2O3或纳米Cr2O3粉体,研究了这两种纳米粉取代相应的微粉后对不同温度烧成的镁铬耐火材料烧结与力学性能的影响。结果表明:适量地用纳米粉体取代相应微粉可有效改善镁铬材料的烧结,提高其常温与高温力学性能,且烧成温度越低,纳米粉对镁铬材料性能的提高作用越明显;在本试验的镁铬材料的颗粒级配条件下,两种纳米粉的加入质量分数均以4%为最佳;纳米A l2O3的加入能降低镁铬质耐火材料的烧结温度,加入4%质量分数的纳米A l2O3可降低约100℃。     

Fe_2O_3和Al_2O_3促进MgO烧结的机制研究

为了提高Mg O的烧结性能,设计了纯Mg O、加入0.5%(w)Fe_2O_3的Mg O和加入0.5%(w)Al_2O_3的Mg O共3组配方,经球磨混练、自然风干、成型、干燥后,在1 500℃保温1 h烧成,然后采用X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和配有能谱仪的扫描电子显微镜对烧后试样进行表征,并分析Fe_2O_3和Al_2O_3促进Mg O烧结的机制。结果表明:加入Fe_2O_3或Al_2O_3能提高Mg O在1 500℃保温1 h烧后的致密度。其促烧结机制为:增加Mg O晶体内双空位浓度,提高O~(2-)扩散速率;生成Mg Fe_2O_4、Mg Al_2O_4、Mg(Fe,Al)_2O_4、Fe Al_2O_4和(Mg,Fe)O,活化Mg O晶格。     

少量细分散ZrO_2对Al_2O_3烧结性质和力学性能的影响

本文研究了少量细分散ZrO_2对Al_2O_3瓷烧结性质和力学性能的影响。结果表明,断裂韧性依(?)于可相变的ZrO_2量和Al_2O_3晶粒尺寸;而强度也依赖于可相变的ZrO_2量但反比于Al_2O_3晶粒尺寸,当ZrO_2添加量大于1wt％时,它能有效抑制Al_2O_3的晶粒生长。     

Al_2O_3晶粒尺寸对Al_2O_3-MgO-C耐火材料性能的影响

以65%、70%和75%的30nm、150nm和1μm Al2O3与MgO和石墨为原材料,加入适量添加剂Al粉和SiC粉,采用埋碳环境烧结Al2O3-MgO-C耐火材料,并对样品的体积密度、抗折强度和硬度进行测试。实验结果表明:样品密度的变化趋势不是很明显;样品抗折强度和硬度随着Al2O3原始晶粒尺寸的增加而减少。当样品中Al2O3原始晶粒尺寸为30nm,含量为75%时,有最大的抗折强度(55.82 MPa)和硬度(HRA81)。     

烧结温度对Al_2O_3 WC陶瓷强韧性的影响

采用不同常压烧结（CP）温度制备了Al2O3＋WC复合陶瓷材料。利用扫描电镜（SEM）、X一射线衍射、能谱分析（EDAX）等手段和三点弯曲、单边切口梁等力学方法研究了该材料的组织结构、力学性能及增韧机制。结果表明,1600℃烧结Al2O3＋WC陶瓷各相结合致密、分布均匀且晶粒微细,其断裂形式为沿晶断裂;室温断裂强度为520MPa;断裂韧性为6.2MPa·m1／2;第二相WC弥散分布细化了基本晶粒,韧化机制主要为裂纹弯曲偏转韧化。     

Y_2O_3添加方式对Al_2O_3陶瓷烧结过程中的物相变化影响

采用非均匀沉淀法和机械球磨法2种方法添加Y2O3获得Al2O3陶瓷,通过研究烧结过程中Al2O3陶瓷的物相变化,对比了2种添加方法的优劣。结果表明:对于非均匀沉淀法制备的Al2O3复合粉体来说,烧结过程中开始生成钇铝石榴石(YAG)相的温度约为1 400℃,低于机械球磨法添加Y2O3烧结过程中YAG的生成温度;YAG的生成量大于机械球磨法;加入较少量的Y2O3(0.05%,质量分数)即可检测到Y3+在Al2O3晶格中的固溶态。扫描电子显微镜照片和面扫结果显示烧结过程中生成的YAG位于Al2O3晶界处。     

纳米Al_2O_3的添加对粘土陶粒烧结特性的影响

将纳米Al_2O_3添加到粘土中制作陶粒,考察烧结温度、烧结时间及纳米Al_2O_3含量对陶粒比表面积和内部孔径变化的影响。结果表明,随着烧结温度的上升,无论是添加0 g或2 g纳米Al_2O_3,两种类型陶粒比表面积均呈下降趋势,但后者对陶粒孔径大小影响不大;随着烧结时间的延长,两种类型陶粒比表面积和孔径均出现波动变化,后者比前者对陶粒比表面积和孔径大小影响明显;随着纳米Al_2O_3含量增加,在相同预热和烧结温度与时间下,陶粒比表面积逐渐增大,且20 nm以下孔径增多。     

纳米Al_2O_3的添加对粘土陶粒烧结特性的影响

将纳米Al_2O_3添加到粘土中制作陶粒,考察烧结温度、烧结时间及纳米Al_2O_3含量对陶粒比表面积和内部孔径变化的影响。结果表明,随着烧结温度的上升,无论是添加0 g或2 g纳米Al_2O_3,两种类型陶粒比表面积均呈下降趋势,但后者对陶粒孔径大小影响不大;随着烧结时间的延长,两种类型陶粒比表面积和孔径均出现波动变化,后者比前者对陶粒比表面积和孔径大小影响明显;随着纳米Al_2O_3含量增加,在相同预热和烧结温度与时间下,陶粒比表面积逐渐增大,且20 nm以下孔径增多。     

烧结镁砂添加量对Al_2O_3-SiC-C砖性能的影响

为了提高铁水包用Al_2O_3-SiC-C砖的性能,在以高铝矾土、电熔棕刚玉、鳞片石墨、碳化硅、硅酸盐矿物、抗氧化剂和酚醛树脂等为原料的传统Al_2O_3-SiC-C砖的配方中添加烧结镁砂,研究了烧结镁砂添加量(质量分数分别为0、2%、4%和6%)对Al_2O_3-SiC-C砖的致密度、强度、抗氧化性能和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着镁砂添加量的增加,烘干及1 000和1 400℃埋炭热处理后试样的致密度变化都不大。烘干后试样的耐压强度变化不大,1 000℃埋炭热处理后试样的耐压强度逐渐增大;但1 400℃埋炭热处理后试样的耐压强度呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最大。高温抗折强度呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最大。1 000和1 400℃埋炭热处理后试样的线变化率逐渐增大。试样的抗氧化性能和抗渣性能均呈先增大后减小的变化趋势,以添加4%(w)镁砂的为最好。2)添加镁砂对Al_2O_3-SiC-C材料性能的影响主要归因于原位尖晶石和含MgO、Al_2O_3、SiO_2的高黏度玻璃相的形成。     

95Al_2O_3瓷用低温釉的研制

利用松下彩色显像管厂生产的废显像管玻璃 ,外加几种陶瓷原料 ,经过一定加工生产出了一种成本低、透明、光泽度高、适应 95Al2 O3 瓷用的在 95 0℃～ 980℃烧成的低温釉     

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷流变性能和抗弯强度的影响

采用有机泡沫浸渍法制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷,分析Al_2O_3添加量对泡沫陶瓷显微形貌、相结构、抗弯强度和浆料流变性能的影响,确定制备复相陶瓷的最佳工艺参数。实验结果表明,ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷由m-ZrO_2相、t-ZrO_2相和Al_2O_3相组成;当Al_2O_3的含量为20 wt%时,烧结的陶瓷颗粒致密均匀,陶瓷的抗弯强度最佳,浆料表观粘度增加;增加Al_2O_3的含量到40 wt%,陶瓷出现较多气孔,浆料的表观粘度增加幅度不大;Al_2O_3的添加影响了复相陶瓷的致密性、晶粒尺寸、相结构等因素;制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷时,最佳工艺参数为20 wt%Al_2O_3和80 wt%ZrO_2。     

添加Al_2O_3-Y_2O_3烧结助剂的无压烧结Si_3N_4的研究

本文研究了 1740～1780℃范围内以Al_2O_3-Y_2O_3 为烧结助剂的 Si_3N_4 的无压烧结性能。结果表明:加少量Al_2O_3-Y_2O_3的Si_3N_4,即使含量<6.5％,只要工艺措施适当,也可获得高密度(相对密度达96～99％)的氮陶瓷,强度为500～600MN/m~2(部分达到700MN/m~2)。 试验表明,使用粒度细,α相含量高的Si_3N_4 原料,采用Si_3N_4 BN MgO 的埋粉,以及保温时间适当,是促进烧结的有效措施。研究指出:添加少量Al_2O_3-Y_2O_3 外加剂的 Si_3N_4 是以液相烧结为主。 用X射线衍射,扫描电镜和电子探针等检验了Si_3N_4的显微结构,表明 Al_2O_3已进入β-Si_3N_4 晶格,形成β’-Si_3N_4固溶体,晶格参数随 Al_2O_3 加入量增加而增大。     

SiO_2和Al_2O_3对PbO-ZnO-B_2O_3玻璃结构与性能的影响

PbO-ZnO-B_2O_3体系玻璃是低温气密性封装的基础材料之一。Pb O含量高时,玻璃有较强的析晶倾向,其烧结性能受烧结过程中软化温度与析晶温度的影响。添加SiO_2和Al2O3可调节玻璃的结构与性能。SiO_2在Pb O-ZnOB_2O_3体系玻璃中有增强玻璃稳定性、减弱析晶倾向的作用,同时可显著降低玻璃的膨胀系数;Al2O3对玻璃性能影响不明显,单独添加Al_2O_3还容易促进玻璃网络分相;通过SiO_2和Al_2O_3共添加可获得较好的抑制玻璃粉体析晶的效果,得到膨胀系数和烧结温度都相对较低的封接玻璃。     

B_4C添加物对Al_2O_3-C和Al_2O_3-SiC-C耐火材料抗氧化性能的影响

在大气中1400℃下对添加标题提及的B_4C耐火材料的氧化特性进行了动力学研究。氧化率可以通过测量随氧化时间而变化的脱碳面积的比例来确定,也可以用一个圆柱体试样的局部化学反应模型进行分析。研究的结果表明,Al_2O_3-C耐火材料的氧化率由化学反应控制,Al_2O_3-SiC-C耐火材料的氧化率由质量转换控制。在Al_2O_3-SiC-C耐火材料的氧化区可观察到氧化铝颗粒表面有莫来石和9Al_2O_3·2B_2O_3,含SiO_2和B_2O_3的融体填充于气孔中。添加1.5％(质量百分比,下同)的B_4C,可以提高Al_2O_3-SiC-C耐火材料在空气中抗氧化性能。     

纳米MgO添加量对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结性能的影响

为了改善Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结性能和力学性能,在Al_2O_3-ZrO_2材料配料中添加不同量(质量分数分别为0、0. 25%、0. 5%、0. 75%、1%和1. 25%)的纳米MgO,经成型、干燥、1 550℃保温3 h烧后,检测试样的烧后线变化率以及烧后试样的体积密度、显气孔率、吸水率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:1)添加纳米MgO可促进Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结致密化,并改善其力学性能。当纳米MgO添加量为1%(w)时,Al_2O_3-ZrO_2材料的综合性能较佳,试样的体积密度、显气孔率、吸水率和线收缩率分别为3. 34 g·cm-3、18. 7%、5. 9%和7. 6%,常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度分别为251、81. 0和24. 0 MPa。2)纳米MgO对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结致密化和力学性能的提高归因于MgO和ZrO_2形成有限固溶体时于ZrO_2晶体中引入的缺陷促进了Zr~(4+)的扩散速率,以及亚稳态t-ZrO2发生应力诱导相变时对基体材料产生的强化作用。     

纳米Al_2O_3粉制备及最优工艺参数确定

以粗颗粒Al_2O_3粉为试样,采用高能球磨法制备了纳米Al_2O_3粉。实验过程中,按正交表L_9(3~4)安排了正交实验,通过正交实验方差分析确定了制备纳米Al_2O_3粉的最佳球磨时间、球磨介质和球料比,并分析了各因素对球磨过程的影响程度。