振荡压力烧结氮化硅陶瓷微观形貌及其力学性能

在氮化硅粉料中引入Al₂O₃、Y₂O₃和TiC,采用振荡压力烧结技术制备氮化硅陶瓷材料。研究了不同温度(1 700、1 725、1 750、1 775℃)氮化硅的微观形貌、晶粒尺寸的变化及其对氮化硅力学性能的影响。探讨了第二相TiC的加入对粉体致密化及界面结合性能的影响。结果表明:在振荡压力烧结工艺下氮化硅陶瓷在1 725℃时即可达到完全致密化并获得高的抗弯强度与硬度,其抗弯强度、Vickers硬度值分别为(1 421±59)MPa和(16.1±0.3)GPa。试样晶粒的长径比同样是随着温度的升高先增大后降低,其中,晶粒长径比最大的是1 725℃烧结的试样,当温度继续升高至1 775℃时,晶粒的长径比下降明显,晶粒粗化。氮化硅的抗弯强度与硬度在温度高于1 725℃时开始也随着长径比下降而减小。     

B4C陶瓷中原位生成TiB2及其对力学性能的强化机制

以 TiO₂为烧结助剂,采用反应烧结法在 B₄C 陶瓷中原位生成 TiB₂,制备出致密的 B₄C 陶瓷,并对其强化机制进行了分析。结果表明：随着 Ti O₂添加量的增加,B₄C 陶瓷的致密度和抗弯强度先增大后减小,断裂韧性不断增大。当 Ti O₂添加量为 5% (质量分数)、烧结温度为 1 700 ℃时,B₄C 陶瓷致密度达到 99.6%;当 TiO₂加入量为 15%时,B₄C 陶瓷的 Vickers硬度为 36.0 GPa,断裂韧性为 4.38 MPa·m^1/2,抗弯强度为 405 MPa,综合性能最优。原位生成的 TiB₂抑制了 B₄C 陶瓷晶粒长大,消除了裂纹尖端应力,使裂纹产生偏转和分叉,对 B₄C 陶瓷起到细晶强化和增韧作用。     

烧结助剂对锆酸钙材料性能的影响

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料，以电熔锆酸钙(CaZrO₃)为主原料，添加少量(加入质量分数为0.5%～2.0%)的TiO₂、Al₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Y₂O₃粉体作为烧结助剂，在150 MPa下压制成?30 mm×7 mm的坯体，经1 650℃保温3 h烧成。研究了烧结助剂种类及其加入量对锆酸钙材料烧结程度、物相组成及显微结构的影响。结果表明：1)添加2%(w)TiO₂时试样烧结性能最优，这是由于发生固溶反应促进了材料的烧结；2)Al₂O₃的加入量为1%(w)较适宜，由于产生液相促进了材料的烧结，烧后试样中平均晶粒尺寸为10～30μm; 3)Y₂O₃的加入量为0.5%(w)较适宜，由于发生固溶反应促进了材料的烧结，烧后试样中平均晶粒尺寸为10～50...     

PrAlO3对氧化锆增韧氧化铝生物陶瓷水热老化后力学性能的影响

板状晶生长温度与氧化锆增韧氧化铝(ZTA)烧结温度的温度差是决定Pr_0.833Al_11.833O₁₉板状晶增韧ZTA效果的关键。本工作通过燃烧法制备出PrAlO₃前驱体，经900℃预烧形成高活性PrAlO₃，引入ZTA中使板状晶生长温度与ZTA烧结温度差达到100℃，得到高长径比的板状晶，起到协同增韧的作用。同时，通过Pr离子固溶入ZrO₂减缓ZrO₂的水热老化过程，减少了因相变所诱发的微裂纹，提高了ZTA的断裂强度。结果表明，与ZTA相比，Pr_0.833Al_11.833O₁₉板状晶增强增韧的ZTA在模拟的人体环境中(水热老化)的断裂韧性从7.13 MPa·m^1/2提高到8.97 MPa·m^1/2，断裂强度由654.78 MPa提高至687.59 MPa,Vickers硬度由18.95 GPa提高至19.39 GPa。     

模板浸渍法制备ZrO2纤维研究

将15 cm×15 cm×1 cm的粘胶纤维模板放入浓度为1、2及3 mol·L^-1的ZrOCl₂溶液，分别在20、40、60℃下浸渍20 h,经过洗涤、离心、干燥得到ZrO₂纤维前驱体，再对前驱体进行600、800、1 000、1 200℃保温2 h热处理制得ZrO₂纤维。研究浸渍温度、浸渍液浓度、热处理温度对ZrO₂纤维形貌和相组成的影响。结果表明，随着浸渍温度由20℃提高到60℃,浸渍液浓度由1 mol·L^-1提高到3 mol·L^-1,纤维横截面微观形貌由扁平状向圆柱状变化，同时纤维的平均直径逐渐增大，说明提高浸渍温度和浸渍液浓度有利于粘胶纤维模板对Zr⁴⁺的吸附。ZrO₂纤维经过热处理后，主要是以单斜相ZrO₂存在。随着热处理温度的增加，ZrO₂纤维晶粒变大，结晶程度增加，同时纤维表面经历由光滑到小晶粒出现再到裂纹出现的转变。     

不同改性剂对ZrO2陶瓷烧结性能与微观结构的影响

通过在ZrO₂陶瓷粉体中添加不同量的CeO₂、MgO、Y₂O₃,探讨了不同改性剂对ZrO₂陶瓷烧结性能与微观结构的影响规律。结果发现,添加CeO₂作为改性剂能有效细化ZrO₂的陶瓷晶粒,并提高陶瓷的体积密度,但不能消除陶瓷中裂纹的产生;适量MgO的添加,可以有效防止ZrO₂陶瓷中出现裂纹,但对陶瓷晶粒的细化作用有限,且添加量过大后将导致陶瓷晶粒发生急剧生长;少量Y₂O₃的添加,即可有效细化ZrO₂陶瓷的晶粒大小并消除陶瓷中裂纹的产生,其最佳添加量在3mol%。适量MgO的添加可以将陶瓷的致密化温度降至1450℃,而添加Y₂O₃陶瓷的致密化温度均在1550℃以上。     

烧成温度对MgO-TiO2复合无机陶瓷微滤膜支撑体性能的影响

采用添加造孔剂高温烧结法制备了氧化镁-二氧化钛（MgO-TiO₂）复合无机陶瓷微滤膜支撑体。分别研究了相同烧结制度下不同最高烧结温度、相同最高烧结温度不同的烧结制度下样品的孔隙率、抗弯强度及纯水通量的变化情况。采用热重分析（TG-DSC）、电子扫描电镜（SEM）和万能试验机等对样品进行热分析、观察样品形貌及抗弯强度等性能测试。研究表明,最高烧结温度和烧结制度对样品的性能有很大影响,采用最高烧结温度为1 400 ℃、升温速率分别为4、8、2 ℃/min的1400-482烧结制度所制备的支撑体的性能最佳,孔隙率为37.57%,抗弯强度为108.65 MPa,纯水通量为4 040 L/（m²?h?MPa）。     

ZrO2加入量对铝酸镧基高发射率涂层材料的影响

为了提高铝酸镧基高发射率涂层的抗烧结性，以纯度(w)均为99%的La₂O₃、Al₂O₃、CaCO₃、Fe₂O₃为原料，外加(加入质量分数分别为0、5%、10%和15%)Y₂O₃稳定电熔ZrO₂,球磨、预烧、压制成型后利用固相烧结法经1 600℃保温2 h制备出Ca²⁺-Fe³⁺掺杂的LaAlO₃/ZrO₂试样，研究了ZrO₂加入量对其性能的影响。结果表明：添加剂ZrO₂不与LaAlO₃发生反应，能够抑制试样的烧结。且随着ZrO₂加入量的增多，试样的线收缩率和热导率明显下降，同时发射率也有所下降，但均大于0.9。ZrO₂的最佳加入量为LaAlO₃辐射剂粉料...     

无压烧结氮化硅陶瓷的物理性能研究

以α-Si₃N₄粉末为原料,Y₂O₃和MgAl₂O₄体系为烧结助剂,采用无压烧结方式,研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量以及各组分配比对氮化硅致密化及力学性能的影响。结果表明:以Y₂O₃和MgAl₂O₄为烧结助剂体系,氮化硅陶瓷在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为4 h,烧结助剂含量为12.5%(质量分数),Y₂O₃和MgAl₂O₄质量比为1∶1时,综合性能最好;氮化硅陶瓷显气孔率为0.21%,相对密度为98.10%,抗弯强度为598 MPa,维氏硬度为15.55 GPa。     

硼化钛对无压烧结碳化硼结构和性能的影响

利用无压真空烧结炉,选用C和Si作为烧结助剂,将不同含量的TiB₂作为第二相添加到B₄C基体中,在不同温度下进行无压烧结制备出B₄C–Ti B2复相陶瓷。研究了B₄C–TiB₂成分配比和烧结温度对复相陶瓷微观结构和力学性能的影响,以及B₄C–TiB₂复相陶瓷的增韧机理。结果表明:当烧结温度为2 200℃、Ti B2含量为30%时,所制复相陶瓷的致密度及综合力学性能最高,致密度为94.59%,洛氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为87.62、182 MPa、3.97 MPa·m^1/2;TiB₂颗粒能有效的钉扎晶界,抑制B₄C晶粒的长大,起到细晶强化的作用,TiB₂和叠层状石墨相阻碍了裂纹扩展,提高复相陶瓷的断裂韧性。     

CaO/Y2O3共稳ZrO2复相陶瓷显微结构和力学性能研究

采用传统固相法制备了不同CaO和不同Y₂O₃掺杂量的ZrO₂复相陶瓷。借助XRD、SEM、EDS、维氏硬度计等测试手段研究了复相陶瓷的显微结构及力学性能。结果表明CaO/Y₂O₃共稳ZrO₂复相陶瓷的显微结构中共有大、中、小三种不同尺寸的ZrO₂晶粒。CaO的掺入在细化晶粒的同时可以降低中型t-ZrO₂晶粒内Y稳定剂含量,提高t-ZrO₂相变量;Y₂O₃能降低基体中m-ZrO₂的体积分数。当Y₂O₃掺入量为1.8 mol%,CaO掺入量为2 mol%时,获得了最高的断裂韧性(5.4±0.2 MPa·m^1/2);当Y₂O₃掺入量为2.5 mol%,CaO掺入量为1 mol%和2 mol%时,分别获得了最高的抗弯强度(78...     

烧结温度对放电等离子烧结氮化硅陶瓷显微结构和力学性能的影响

以亚微米级氮化硅为原料、Al_2O_3–Y_2O_3为烧结助剂,利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)烧结技术制备氮化硅陶瓷。用X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对氮化硅陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明,采用SPS烧结技术可在较低温度下获得致密度较高、综合力学性能较好的β相氮化硅陶瓷。随着烧结温度的提高,样品致密度、抗弯强度、断裂韧性均不断增大,在1 550℃时,其抗弯强度和断裂韧性分别达到973.74 MPa和8.23 MPa?m1/2。在1 550℃以下,陶瓷样品中β相氮化硅含量可达到98%,显微结构均匀,晶粒发育良好、呈长柱状,晶间紧密连接,晶间气孔较少。继续升高温度,部分晶粒发生异常长大,产生了更多的显微孔洞,抗弯强度急剧下降。     

Fe-Mn/(活性炭-钛)低温脱硝催化剂的研究

活性炭(AC)作载体具有表面积大、孔隙发达的优点,但是抗烧失性差,易发生自燃。本研究采用TiO₂改性活性炭,充分利用活性炭和TiO₂及活性组分的协同作用,提高Fe-Mn/活性炭催化剂的脱硝活性和抗硫性。对钛前驱体、钛加入方式、钛加入量和活性炭预处理的烧结温度进行了考察,得出采用钛酸丁酯为钛前驱体、混合水解法、TiO₂/AC=10%(wt.)、活性炭预处理温度为800℃时,制备出的Fe-Mn/(活性炭-钛)催化剂具有最高活性,在180℃时脱硝效率就能达到80%,200℃能达到90%以上,并且有SO₂通入6 h后,脱硝效率不低于85%。     

无压浸渗TiCx/Cu双连续复合材料的高温力学及抗烧蚀性能研究

以纳米乙炔炭黑和Ti粉为初始原料,利用原位反应烧结法制备了不同气孔率、非化学计量比的多孔TiC_x (x=0.7)预制体,然后通过无压浸渗制备了双连续相TiC_x/Cu复合材料。系统分析了TiC_x气孔率、陶瓷晶粒尺寸与形貌对TiC_x/Cu双连续复合材料物相和微观结构的影响,并测试分析了TiC_x/Cu复合材料的常温、高温力学性能以及耐烧蚀性能。研究发现,通过调控预压压力以及烧结温度可以对TiC_x预制体气孔率和晶粒尺寸进行调控。TiC_x/Cu双连续相复合材料的弯曲强度和断裂韧性随预制体气孔率增加而提高,1600℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料,室温弯曲强度达到1052 MPa±59 MPa,断裂韧性达到11.9 MPa·m^1/2±2.7MPa·m1/2,600℃时弯曲强度仍可达到387 MPa±11 MPa。用氧-乙炔火焰对1700℃/3 MPa制备的预制体对应的复合材料进行烧蚀,测得线烧蚀率为0.0485 mm...     

Si3N4粉粒度对振荡压力烧结Si3N4陶瓷的影响

为了提高Si₃N₄陶瓷的烧结致密度,采用振荡压力烧结工艺分别在1 745和1 775℃制备了Si₃N₄陶瓷,主要研究了Si₃N₄粉的粒度（平均粒径分别为0.4、2.0、2.3μm）对Si₃N₄陶瓷的显微结构和性能的影响。结果显示：1)在两种温度的振荡压力烧结工艺下,由三种不同粒度的Si₃N₄粉制备的Si₃N₄陶瓷的相对密度都很大,为99.65%～99.86%,彼此相差很小。2)由平均粒径为0.2μm的Si₃N₄粉在1 745℃烧结制备的试样的微观结构最均匀,其β-Si₃N₄晶粒平均长径比、抗弯强度和维氏硬度均最大,分别达到5.0、（1 364±65） MPa和（15.72±0.8） GPa;由平均粒径为2.3μm的Si₃     

光固化后用气压烧结Si3N4陶瓷的显微组织和力学性能影响

选用CeO₂和Yb₂O₃两种不同的烧结助剂,用光固化后气压烧结制备了高致密的Si₃N₄陶瓷材料。在相同的烧结温度下,用CeO₂烧结试样中的β-Si₃N₄的晶粒尺寸比用Yb₂O₃为烧结助剂制备的试样的晶粒尺寸要大。其中:在1750℃,10 MPa条件下制备出了致密度到>95.8%Si₃N₄基陶瓷,力学性能分别为:σ_max=715.83±15.26 MPa、HV=14.16±0.43 MPa、K_IC=8.03 MPa·m^1/2。     

CMS和纳米TiO2对氧化铝陶瓷烧结的影响

选用CaO-MgO-SiO2(CMS)和纳米TiO2两种添加剂及其复合来降低氧化铝陶瓷的烧结温度、改善其烧结性能.讨论了烧结助剂配比和掺量、烧结温度对氧化铝陶瓷的相对密度、抗弯强度的影响,利用扫描电子显微镜观察了氧化铝陶瓷的显微结构.研究结果发现:CMS/TiO2质量比为1/1,(CMS+TiO2)质量分数为6%,烧结温度为1450 ℃时,氧化铝陶瓷相对密度为93.07 %,晶粒细小均匀、排列紧密、平均粒径3 μm,抗弯强度达到362.87 MPa.     

冰刀用高强韧Si3 N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。     

N2气氛下温度和压力对煤热解的影响

研究煤热解的反应特性有助于提高煤热解的转化率和焦油收率并且能够改善焦油的品质。本文在固定床反应器上研究了N₂气氛中,不同压力和温度下的唐山烟煤热解反应,考察了温度和压力对热解失重率、热解气体组成及液相产物产率的影响规律。结果表明当热解压力由1MPa增加至3MPa时,唐山烟煤的失重率和焦油产率均先增加后降低,在2MPa时达到最大值。当温度低于600℃时,压力不影响CH₄、H₂和CO的收率,当温度超过600℃时,CH₄、H₂和CO的收率随热解压力的升高而降低。随着热解温度的升高,煤热解的失重率、水的产率以及CH₄、H₂的收率不断增大,焦油的收率和CO的收率先增大后降低,在2MPa下600℃时焦油的收率达最大值为9.23%。     

振荡压力烧结氮化硅陶瓷微观形貌及其力学性能EI北大核心CSCD

在氮化硅粉料中引入Al2O3、Y2O3和TiC,采用振荡压力烧结技术制备氮化硅陶瓷材料。研究了不同温度(1700、1725、1750、1775℃)氮化硅的微观形貌、晶粒尺寸的变化及其对氮化硅力学性能的影响。探讨了第二相TiC的加入对粉体致密化及界面结合性能的影响。结果表明:在振荡压力烧结工艺下氮化硅陶瓷在1725℃时即可达到完全致密化并获得高的抗弯强度与硬度,其抗弯强度、Vickers硬度值分别为(1421±59)MPa和(16.1±0.3)GPa。试样晶粒的长径比同样是随着温度的升高先增大后降低,其中,晶粒长径比最大的是1725℃烧结的试样,当温度继续升高至1775℃时,晶粒的长径比下降明显,晶粒粗化。氮化硅的抗弯强度与硬度在温度高于1725℃时开始也随着长径比下降而减小。