液相烧结SiC陶瓷

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,热压烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,研究了起始粉末的性能对烧结体的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,Al2O3、Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,并通过溶解和再析出机制,促进晶体生长。物相分析表明,β-SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生了β→α的相变。显微结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。     

纳米ZnO或纳米Y2O3对熔融石英陶瓷烧结性能的影响

以高纯熔融石英粉为原料,分别加入相对于熔融石英粉质量1%、2%和3%的纳米ZnO或纳米Y2O3,经50 MPa压力成型后,在还原气氛中,于1 300、1 350和1 400℃保温1 h煅烧后,测定试样的显气孔率和常温抗折强度,并采用SEM分析试样的断口形貌。结果表明:引入纳米ZnO或纳米Y2O3可以明显地促进熔融石英陶瓷的烧结,纳米ZnO可大大提高熔融石英陶瓷材料的抗折强度并显著降低其显气孔率,纳米Y2O3作为熔融石英陶瓷助烧结剂的最佳加入量(w)为2%。     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

保温温度对固相烧结SiC/B4C复合陶瓷力学性能及微观形貌影响

以碳化硅、碳化硼微粉为原料,酚醛树脂为粘结剂,用固相烧结法制备了高温性能优异的SiC/B4C复合陶瓷,研究了保温温度对SiC/B4C复合陶瓷力学性能及微观形貌的影响.研究结果表明:2150℃保温45min可制备出相对密度高达96.60％且综合性能优异的SiC/B4C复合陶瓷,其维氏硬度为26.5GPa,断裂韧性为4.04MPa·m1/2,抗弯强度为345MPa;B4C晶粒周围被SiC呈板状结构包裹,少量B2O3存在于晶界处;当温度高于2150℃时,出现整体排列的片层状SiC,SiC由6H-SiC向4H-SiC转变.     

纳米SiC的表面改性对CE/纳米SiC复合材料力学性能的影响

采用高分子偶联剂SCA-3和低分子偶联刑KH-560对纳米SiC进行表面改性,并分别制备了氰酸酯树脂(CE)/纳米SiC复合材料.考察了这两种偶联剂对CE/纳米SiC复合材料力学性能的影响,并用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的微观结构和断面形貌,探讨了偶联剂的表面改性机理.结果表明,SCA-3比KH-560更能有效地改善CE的力学性能;相对纯CE而言,经SCA-3表面改性纳米SiC的质量分数为1%时,CE/纳米SiC复合材料的冲击强度和弯曲强度分别提高了91.38%和32.84%.     

SiC纳米线增强反应烧结碳化硅陶瓷的性能研究

以单晶SiC纳米线作为增强体,碳化硅-碳为陶瓷基体,在1550℃下,采用反应烧结制备碳化硅基陶瓷复合材料(SiCnf/SiC).结合X射线衍射、万能试验机和扫描电镜等检测和分析,研究SiC纳米线对复合材料的微结构和力学性能的影响.研究表明:与未加入SiC纳米线的反应烧结碳化硅陶瓷相比,添加SiC纳米线的复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都得到显著的提高,抗弯强度提高了52％,达到320 MPa(SiC纳米线含量为12wt％),断裂韧性提高了40.6％,达到4.5 MPa· m1/2(SiC纳米线含量为15wt％);反应后的SiC纳米线仍然可以保持原有的竹节状结构,且随着SiC纳米线的加入,复合陶瓷的断口可以观察到SiC纳米线拔出现象.但由于SiC纳米线“架桥”的现象,添加过量的纳米线会降低复合陶瓷的密度和限制复合陶瓷力学性能的提高.同时还讨论了SiCnf/SiC的增强机理.     

两步烧结法对Ni0.1Mg0.1Cu0.3Zn0.5Fe2O4铁氧体结构与性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了Ni0.1Mg0.1Cu0.3Zn0.5Fe2O4铁氧体,在650℃预烧结成铁氧体粉体,并压制成环状样品后,分别用一步烧结(TL=950℃、1050℃)和两步烧结工艺(TH=1050℃;△t=0、15、30、45min;TL=950℃)进行烧结,详细研究了一步烧结、两步烧结对铁氧体结构和性能的影响。发现两步烧结能够改善铁氧体的结构和性能,主要结果如下:(1)在TH=1050℃,△t=30min时的两步烧结过程中得到了所有烧结过程中密度最大且颗粒均匀并含有较少气孔的铁氧体;(2)在TH=1050℃,△t=15min时的两步烧结过程中得到了晶粒非常均匀,晶界良好的铁氧体,使饱和磁化强度较一步烧结提高了10emu/g以上;(3)在一步烧结中随着烧结温度的提高初始磁导率降低;在两步烧结中初始磁导率随着第一步烧结的保温时间△t增加而增加,并且均优于950℃的一步烧结的初始磁导率;(4)分析了两步烧结的作用机理,两步烧结的第1步烧结能够在烧结刚开始时促进坯体中颗粒的接触、键合、重排,使烧结可以在后续的低温第2步烧结中以合适的速率进行。     

裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响

以SiC纳米纤维(SiC_nf)为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al₂O₃-Y₂O₃烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_nf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17) MPa·m^1/2,抗弯强度为(375.5±8.5) MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。     

热压烧结工艺制备Si/SiC陶瓷的研究

α—SiC粉末为原料,Si为助烧剂,采用适当的热压烧结工艺,在1800℃,25MPa条件下获得了致密的SiC块体陶瓷,其抗弯强度为253MPa。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的制备及性能

在Al2O3陶瓷基体中引入第2相纳米SiC颗粒,可以改善力学性能、耐磨损性能,是陶瓷领域研究的热点之一。纳米颗粒的均匀分散和适当的成型烧结决定了其性能。本文就目前存在的Al2O3/SiC纳米复合陶瓷粉体制备方法与烧结工艺进行了详细阐述。     

常压烧结SiC陶瓷的研究

研究了以Y2O3、Al2O3为添加剂的SiC陶瓷的常压烧结性能,讨论了烧成温度、添加剂配比对烧结性能的影响,认为添加氧化物的SiC陶瓷烧结属于液相参与下的烧结,烧成失重对致密化的影响十分重要。采用合理的配方组成和工艺制度,可以在1950℃获得相对密度97%以下的致密SiC陶瓷。     

烧成温度对SiC多孔陶瓷的影响

选用SiC作为骨料,低熔点陶瓷结合剂和活性C作为成孔剂,对不同的烧成温度下多孔陶瓷的基本性能进行了研究.温度的提高使SiC多孔陶瓷的气孔率增大,气孔形状逐渐呈不规则变化,晶界玻璃相对SiC颗粒的润湿以及在SiC颗粒表面的扩展作用增强,提高了对骨料颗粒的粘结作用,使瓷体强度提高,但晶界玻璃相自身结合强度降低;气孔通道在1240℃烧成温度下多为贯通型,1280℃呈网状分布,1320℃下多为贯通型且存在大量交联通道;大于1300℃烧成时,由于SiC的高温氧化产物参与晶界相反应,使局部界面结合强度大大提高,出现SiC颗粒拔出断裂现象.     

常压烧结莫来石／氧化锆／碳化硅复相陶瓷的研究

本文对莫来石／氧化锆／碳化硅复相陶瓷进行了Ｎ２气氛中常压烧结的研究。实验结果表明：ＳｉＣ粒子添加量≤２０ｖｏｌ％，材料均可致密烧结并可获得均匀的微观结构。ＳｉＣ粒子的加入使材料人力学性能较莫来石／氧化锆陶瓷有明显的提高，并在ＳｉＣ含量为１０ｖｏｌ％时达到峰值，室温强度和断裂韧性分别为６０１ＭＰａ和５．８ＭＰａ＾Ｃ２，接近热压材料。     

钨丝掺杂对碳化硅放电等离子烧结工艺曲线的影响研究

采用放电等离子烧结技术分别制备了SiC和钨丝掺杂SiC材料,记录了两种材料烧结工艺曲线,利用XRD方法测定了制备材料的成分.分析工艺曲线结果表明:烧结过程可分为4个阶段,其中SiC-W烧结第二阶段温度明显低于SiC烧结温度,且位移量小于SiC.     

热处理温度对自合成莫来石结合SiC多孔陶瓷性能的影响

本文通过自合成莫来石结合的方式制备了碳化硅质多孔陶瓷,主要研究了烧结温度对其机械性能、微孔性能的影响.结果表明:随着烧成温度的变化,莫来石结合碳化硅多孔陶瓷材料的结合剂晶相结构发生较大变化,从而导致材料中各项机械性能、化学性能、热稳定性能及微孔性能也不断变化.最后确定其适宜的烧成温度应控制在1390℃至1430℃之间.     

凝胶注模成型碳化硅陶瓷的烧结和性能

研究了用La2O3:Y2O3=4:1作SiC陶瓷的烧结助剂，同时添加Al2O3改变液相的性质，研究发现；该添加剂系统能有效地降低碳化硅陶瓷的烧结温度，Al2O3的引入提高了液相与碳化硅颗粒的反应性，增加了液相对碳化硅颗粒的润湿性，从而对促进碳化硅的烧结十分有利，烧结温度为1850℃，Al2O3:La2O3:Y2O3=4:4.8:1.2(摩尔）时烧结的碳化硅陶瓷具有最佳性能。     

基于核应用下碳化硅陶瓷及其复合材料的连接研究进展

SiC陶瓷及其复合材料凭借其自身固有的核辐射下的稳定性而有望成为新一代核裂变以及未来核聚变反应堆中重要的结构材料.能否满足核应用环境下各种苛刻条件而实现完美连接是其能够得到最终应用的关键.本文综述了目前国际上基于核应用上SiC陶瓷及其复合材料的几种连接工艺的发展情况.     

SiC粉末制备技术及其烧结助剂的研究进展

碳化硅(SiC)陶瓷由于具有高温强度高、高温抗氧化能力强、热导率高、化学稳定性好等一系列优异性能,在机械、化工、能源和军工等领域得到广泛应用.本文综述了SiC粉末的各种制备技术的最新研究进展以及烧结助剂的应用现状,阐述了各种方法的特点、基本原理及研究进展,并对几类烧结助剂体系进行了比较.最后展望了各类制备技术今后的研究方向,指出了AlN-Re2O3体系添加剂的优势所在.     

两步烧结法制备纳米氧化钇稳定的四方氧化锆陶瓷

采用共沉淀法制备纳米氧化钇稳定的四方氧化锆（yttria stabilized tetragonal zirconia,3Y-TZP）粉体。利用X射线衍射、N2吸附–脱附等温线,透射电子显微镜对3Y-TZP粉体的物理性能和化学性能进行表征。研究了纳米3Y-TZP粉体的烧结曲线,分析了3Y-TZP素坯在烧结过程中的致密化行为和显微结构,探讨了两步烧结工艺对3Y-TZP纳米陶瓷微观结构的影响。结果表明：采用共沉淀法,在600℃煅烧2h后,可获得晶粒尺寸为13nm、晶型发育良好、团聚较少的纳米3Y-TZP粉体;采用两步烧结法,将素坯升温至1200℃保温1min后,再降温到1050℃保温35h,可获得相对密度大于98%,晶粒尺寸约为100nm的3Y-TZP陶瓷。两步烧结法通过控制煅烧温度和保温时间,利用晶界扩散及其迁移动力学之间的差异,使晶粒生长受到抑制,样品烧结致密化得以维持,实现在晶粒无显著生长前提下完成致密化。     

成型方式对反应烧结碳化硼基复合材料性能的影响

本文针对干压成型结合冷等静压成型对反应烧结碳化硼基复合材料样品性能的影响进行研究.考察了成型压力、保压时间、加压方式对压坯密度和强度的影响.结果表明:采用100 MPa干压2 min,再经过150 MPa冷等静压保压1 min,压坯密度由干压压制时最大密度1.86 g/cm3升高到1.96 g/cm3,压坯强度可达到2.0 MPa.保压时间和加压方式对压坯的密度、强度的影响不大.干压结合冷等静压相对于干压成型,在相同的烧结温度下样品性能有明显的提高,烧结后样品密度为2.44 g/cm3,显微硬度为2394 kg/cm2,三点抗弯强度为241 MPa.