BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/SiO2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

稀土掺杂对γ-Al2O3相变及烧结行为的影响

研究了稀土氧化物CeO2、La2O3掺杂对γ-Al2O3烧结行为的影响.结果表明各样品的相变起始温度基本一致,但掺杂样品的相变结束温度和最大相变速率对应温度均较纯样品有所升高(La2O3掺杂样品相变结束温度和最大相变速率对应温度分别升高了48 ℃和27 ℃).同时发现La2O3掺杂样品的最终线收缩率小于CeO2掺杂样品,主要是由于La3+离子半径大于Ce4+,其在晶界处的偏聚浓度高于Ce4+,因此对晶界迁移阻碍作用较大.SEM观察表明,相对于纯样品,掺杂样品颗粒细化,密度降低,这主要归结于掺杂稀土在氧化铝晶界上的偏聚阻碍了烧结过程中的物质迁移.     

钇铝石榴石恒速无压烧结行为及激活能研究

通过溶胶凝胶方法制备了平均粒径约为1 μm的钇铝石榴石(YAG)粉体,研究了其在室温至1600 ℃温度范围的恒速无压烧结行为,发现当升温速率为2 ℃/min时,样品在1236 ℃开始收缩,最终收缩率为17.04%;钇铝石榴石坯体样品在200～1100 ℃之间的平均线膨胀系数为9.34×10-6/℃;显微结构观察表明样品烧结过程中颗粒长大不明显,主要以沿晶断裂方式为主;以烧结曲线为基础,使用基于相对收缩率和相对密度的Arrhenius拟合法,计算了YAG烧结过程的烧结激活能,分别为116 kJ/mol和149 kJ/mol.     

中温裂纹釉的研究

本文以钠长石、石英、硅灰石、方解石等为主要原料,采用正交实验法制备了一种中温裂纹釉,并探究了配方组成对冰裂纹釉面效果的影响。研究结果表明：坯、釉的膨胀系数差值大,是釉面开裂的重要影响因素。当坯体的膨胀系数为6.52×10-6/℃,釉的膨胀系数为7.29×10-6/℃时,可获得良好的冰裂纹釉。     

MnO2-CuO-TiO2共掺Al2O3陶瓷低温烧结和微波介电性能的研究

作为重要微波介质材料之一,Al₂O₃陶瓷介电性能优良,在微波电路方面得到广泛应用。但Al₂O₃陶瓷的烧结温度较高,制备工序需消耗大量能源。低成本降低烧结温度对Al₂O₃陶瓷的进一步发展具有重要意义。本论文通过MnO₂-CuO-TiO₂掺杂实现了Al₂O₃陶瓷的低温烧结,并对其烧结行为和微波介电性能进行了研究。结果表明,MnO₂、CuO、TiO₂的质量分数分别为0.7%、0.5%、0.8%时,复合掺杂可以大幅降低Al₂O₃陶瓷的烧结温度,所获陶瓷具有良好的微波介电性能。在烧结温度为1 250℃时,Al₂O₃陶瓷的密度可达3.92 g/cm³,介电常数ε_r=10.02,品质因子与谐振频率的乘积Q×f值...     

新型陶瓷连接材料(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O1.9的制备与性能

采用络合燃烧法制备(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ(PNCC)–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O2–δ(SGDC)复合陶瓷连接材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和微观结构进行了表征,采用四端探针法测量电导率。结果表明:PNCC和SGDC在高温烧结时具有稳定的物相和良好的化学相容性,SGDC掺杂量为5%(质量分数)的样品,在1400℃烧结5h,相对密度高达97.1%;700℃时,烧结陶瓷体在空气和氢气气氛中的电导率分别为47S/cm和4S/cm;室温至1000℃范围内,样品的热膨胀系数为10.4×10–6K–1,与中温电解质的热膨胀系数接近,说明SGDC掺杂的PNCC体系有望成为良好的中温固体氧化物燃料电池复合连接材料。     

不同Al2O3/SiO2比的MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃制备及性能研究

本文采用烧结法制备MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)微晶玻璃，研究不同Al₂O₃/SiO₂质量比对MAS微晶玻璃的微观结构和理化性能的影响，采用X射线衍射、差热分析、红外光谱、扫描电子显微镜对基础玻璃与微晶玻璃的结构和表面形貌进行表征，并对微晶玻璃的密度、力学性能、耐蚀性、热学性能和介电性能进行测试分析。结果表明：随着Al₂O₃/SiO₂质量比从0.52增大至0.64,基础玻璃的玻璃化转变温度T_g增大、析晶峰值温度T_p减小，促使样品析出α-堇青石晶相；样品密度在2.52～2.60 g/cm³波动，介电常数ε_r由1.73增加到4.51,热膨胀系数由4.46×10^-6℃^-1降低到2.38×10^-6℃^-1,介电损耗tan...     

通过SiC纳米颗粒的原位合成制备氧化铝/碳化硅复合材料

通过一种包含SiC纳米微粒原位合成的新技术制备氧化铝/碳化硅复合材料。在水悬浮液中制备氧化铝粉末和碳化硅前体混合物。通过冷冻破碎和氩气中1 750℃、4h的无压烧结得到的小颗粒,通过冷等静压将其制成坯体。在烧结形成莫来石的过程中加入SiC。SiC颗粒主要存在于莫来石内部和氧化铝基质的颗粒中。     

无压烧结碳化硼中Y2O3和Al2O3助剂的助扩散机制研究

采用无压烧结工艺，添加质量分数9.5%的Y₂O₃作为烧结助剂，进行了碳化硼陶瓷的2100℃、2200℃和2250℃烧结2h实验，对样品进行了体积密度、显气孔率、维氏硬度、表面形貌和晶体结构测试，并与纯碳化硼2250℃烧结的样品进行了比较。实验表明，添加Y₂O₃助剂2250℃烧结2h的样品的体积密度、气孔率、硬度指标比纯碳化硼粉2250℃烧结2h的样品有较大幅度提升；在碳化硼晶粒扩散时，Y₂O₃助剂和碳化硼晶粒协同扩散，使碳化硼晶粒趋向于致密化烧结；Y₂O₃助剂的介入使碳化硼晶粒生长(运动)机制发生了变化。     

纯Al2O3系统用烧结剂的共沉淀ZnAl2O4尖晶石前体

超细ZnAl2O4尖晶石水凝胶前体由Zn2+和Al3+的混合盐溶液合成,是纯氧化铝系统中的结合材料和烧结剂。800℃下水凝胶粉末是一些轮廊分明的ZnAl2O4尖晶石相。在氧化铝粉中加入小比例的前体并在不同温度下(1 350~1 500℃)煅烧制备了氧化铝密实体。测试烧后收缩率、显气孔率、体积密度和常温耐压强度以研究其致密化程度。     

氮化硼/二硼化锆对氧化镁-氧 化铝-碳材料性能影响

以电熔镁砂、用后镁碳砖、α-氧化铝和石墨为原料,引入复合添加剂氮化硼/二硼化锆（BN/ZrB2）,经共磨、加酚醛树脂结合剂混炼、成型及热处理工艺制备氧化镁-氧化铝-碳耐火材料,研究复合添加剂BN/ZrB2及煅烧温度对烧后试样烧结性、抗氧化性、显微结构和矿物相组成的影响。结果表明： BN/ZrB2添加剂在氧化镁-氧化铝-碳耐火材料中的优先氧化顺序为二硼化锆>氮化硼>碳,添加剂BN/ZrB2氧化生成三氧化二硼,三氧化二硼与基质中电熔镁砂及用后镁碳砖中的氧化镁反应生成低熔点相Mg3B2O6,液相Mg3B2O6有利于提高氧化镁-氧化铝-碳耐火材料的烧结性和抗氧化性。烧后试样矿物相组成为方镁石、镁铝尖晶石和少量Mg3B2O6相。     

使用溶胶-凝胶法烧结并添加MgO、TiO2、Y2O3制备的Al2O3-SiC质陶瓷复合材料

利用无压烧结技术制备Al2O3-SiC陶瓷复合材料,并在烧结过程中使用MgO、TiO2、Y2O3等材料作为添加剂。本文研究了添加剂对复合材料的致密度和硬度的影响。采用溶胶-凝胶法使用AlCl3、TEOS、蔗糖和作为前驱体分离出α-Al2O3和β-SiC纳米颗粒。在氮气环境下无压烧结的温度为1 600℃和1 630℃。添加5%(体积)SiC阻碍了Al2O3复合材料的密实化。相比之下,添加纳米MgO、TiO2后Al2O3-5%SiC(体积)复合材料的致密度提高,但Y2O3对复合材料的烧结后的硬度、致密度没影响。烧结温度为1 630℃时复合材料达到最大致密度(97%)。在1 630℃下烧结材料的维氏硬度为17.7GPa。扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料微观结构看到SiC颗粒均匀分布在晶粒边界。本文分别用X-射线衍射(XRD)、同步热分析仪(STA)和电子扫描显微镜(SEM)方法对材料的前驱体和合成物粉末进行了研究。     

Sr3B2O6∶Dy3+荧光粉的合成与发光性质

采用高温固相法合成了Dy3+掺杂的Sr3B2O6荧光粉,利用XRD、激发发射光谱以及色度坐标图等研究所制备荧光粉的相纯度、发光性能以及色度坐标位置。XRD测试表明在950℃下煅烧6 h制备的样品结构最佳,激发光谱表明在280～480 nm有一系列的激发峰,于350 nm处出现最强的吸收,发射光谱表明在477 nm和573 nm处分别有蓝光发射峰和黄光发射峰两部分,此系列荧光粉发光均呈白色,这种材料有潜力作为全色显示材料应用于三基色荧光灯中。     

用于固体氧化物燃料电池的Zn掺杂BaZr0.7Pr0.1Y0.2O3-δ质子导体电解质的制备与性能

采用柠檬酸–硝酸盐燃烧法制备了质子导体固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料BaZr0.7Pr0.1Y0.2O3–δ(BZPY)和BaZr0.7Pr0.1Y0.16Zn0.04O3–δ(BZPYZn)。研究了Zn掺杂对材料烧结、热膨胀系数和电性能的影响;利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品物相和微观结构进行了表征。结果表明:BZPYZn经1 100℃煅烧5h后呈单一的钙钛矿结构。随烧结温度的升高(从1 300℃到1400℃),BZPYZn陶瓷体的晶粒尺寸增大,而孔隙率减小;1350℃保温5h烧结的BZPYZn陶瓷样品的相对密度达到97.3%;500～800℃范围内,离子电导率介于10–3～10–2S/cm之间。室温至1 000℃范围内,样品的热膨胀系数为9.2×10–6/K,表明其与电极材料(Ni)的热匹配性好。预示BZPYZn有望成为良好的质子传导型中温SOFC电解质材料。     

透锂长石质低膨胀陶瓷的研制

以天然矿物透锂长石为主要原料,添加适量高岭土、石英、氧化锌和碳酸钡等原料,研制了透锂长石质低膨胀陶瓷坯和釉配方.通过研究坯体的吸水率、体积密度等性能与烧成温度之间的关系,确定了基本烧成制度.透锂长石质低膨胀陶瓷可在1310 ℃下保温30 min烧结.坯料配方中透锂长石的加入量为60%和适量高岭土和石英,坯体热膨胀系数为0.95×10-6/℃,抗折强度达82 MPa;釉料配方中透锂长石70%,添加适量石英、高岭土、滑石、氧化锌和碳酸钡,能制备出与坯体具有良好适应性,膨胀系数为0.88×10-6/℃,呈丝绢光泽的低膨胀釉,其白度达到67.8,显微硬度为525 kg/mm2.     

Al2O3/Y-TZP复相陶瓷的力学性能及耐磨性

通过常压烧结制备了Al2O3/Y-TZP复相陶瓷,研究了Al2O3含量对材料力学性能及耐磨性的影响。体积分数为35%Al2O3的Al2O3/Y-TZP复相陶瓷具有相对高的韧性(12.5MPa·m1/2)和较低的磨损率(9.2×10-6mm3/(m·N))。     

制备工艺对La2O3掺杂氧化镁陶瓷性能的影响

以高纯氧化镁粉体为主要原料,分别掺杂0、2%、4%、6%以及8%（w）的La₂O₃粉体,选用聚乙烯醇为结合剂,研究单轴压成型、等静压成型及不同煅烧温度（1 400、1 500以及1 600℃）对La₂O₃掺杂氧化镁陶瓷烧结性能、显微结构及抗热震性能的影响。结果表明：采用等静压成型,氧化镁粉体受到来自各方向大小一致的成型压力,并均匀地传递至各个方向,从而得到了更为致密的坯体,显著提高了氧化镁陶瓷的烧结性能。提高烧成温度,更有利于掺杂物La₂O₃与MgO形成置换型固溶体或发生晶格畸变,促进烧结,达到致密化。煅烧温度为1 600℃,La₂O₃掺杂量为4%（w）时,经等静压成型坯体最为致密,热震后裂纹细小。这是由于方镁石晶相间交界处的La₂O₃晶体改变了裂纹走向,阻挡和分散了部分能量和应力,减缓了裂纹的线性延伸。     

不同微粉对刚玉质浇注料性能的影响研究

在刚玉质低水泥浇注料中分别引入SiO2微粉和Al2O3/SiO2凝胶粉,研究了试样经烘烤(110 ℃×24 h)和烧成(分别为1100 ℃×3 h和1500 ℃×3 h)后的气孔率、体积密度、线变化率、抗折强度及耐压强度等物理性能.研究结果表明:在刚玉质低水泥浇注料中加入Al2O3/SiO2凝胶粉和SiO2微粉均能有效地降低气孔率,提高其体积密度和强度;但微粉的引入使试样的线变化率增大,且随着热处理温度的提高,影响更加显著.微粉的引入可以有效地改善浇注料中物料的填充行为及烧结行为,从而提高浇注料的密度与强度;在浇注料中加入6wt%的SiO2微粉或6wt%的Al2O3/SiO2凝胶粉可使浇注料获得较好的综合物理性能.     

凝胶注模成型技术制备低膨胀钛酸铝陶瓷的研究

研究了钛酸铝陶瓷的水基凝胶注模成型技术,讨论了该工艺中分散剂、固相体积含量、研磨时间与钛酸铝浆料粘度之间的关系,简要介绍了各种技术条件对坯体、烧结体性能的影响,并对坯体、烧结体的显微结构进行了分析.采用此种工艺制备出了具有较低线热膨胀系数(αRT～1000℃<1.0×10-6/k)的钛酸铝陶瓷样品.