不同晶型ZrO_2纳米粉对氧化镁陶瓷烧结和抗热震性的影响

为提高氧化镁陶瓷的抗热震性,以高纯氧化镁粉为主原料,分别加入14%(w)的m-ZrO_2纳米粉、t-ZrO_2纳米粉、c-ZrO_2纳米粉为添加剂,经配料、成型、1 550℃保温2 h烧结制备氧化镁陶瓷试样,并研究加入不同晶型ZrO_2纳米粉对氧化镁陶瓷的烧结性和抗热震性的影响。结果表明:加入的ZrO_2弥散分布于方镁石晶粒晶界处,提高了试样的致密度;加入m-ZrO_2的试样中,ZrO_2与Mg O形成了固溶体,活化了方镁石晶体的晶格,大幅度促进了试样的烧结;加入t-ZrO_2和c-ZrO_2的试样中,ZrO_2以第二相增韧机制提高了抗热震性;加入m-ZrO_2的试样中,ZrO_2以相变增韧和第二相增韧的复合增韧机制提高了抗热震性。     

CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响

通过适当工艺制备出了添加不同含量CeO2(0～2wt%)的氧化铝基陶瓷,研究了CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响.实验结果表明:CeO2添加剂可以改善氧化铝基陶瓷的显微结构,有利于材料的致密化,提高力学性能和抗热震性.但不同含量的CeO2对其性能有不同的影响.当CeO2的含量为1.5wt%时,氧化铝基陶瓷的致密度最大,抗弯强度和断裂韧性最高;而当CeO2的含量为1wt%时,抗热震性最佳.抗热震性的提高主要归因于增韧作用,同时气孔率也有影响.     

氧化钇含量对氧化锆陶瓷力学性能及抗热震性的影响

在氧化锆中加入不同质量分数的氧化钇,采用1460℃常压烧结,保温4 h,制得氧化钇稳定氧化锆陶瓷。并分析不同的氧化钇含量下,氧化锆陶瓷相变化、材料密度、维氏硬度、抗弯强度、抗热震性的变化。当氧化钇质量百分含量达到5.5%的时,材料的密度、硬度、抗弯强度等力学性能达到最大值,并且此时的抗热震性较好,超过这个临界值,材料的性能将下降。     

镁质弥散型透气材料用镁砂原料的选择

为了选取适合制备镁质弥散型透气材料的镁砂原料,分别以4种不同镁砂(电熔镁砂、高纯镁砂、中档镁砂、普通烧结镁砂)、镁铝尖晶石和α-Al_2O_3为原料,经配料、成型、干燥和1 650℃保温3 h烧制成镁质弥散型透气材料。研究了4种不同镁砂原料对镁质弥散型透气材料致密度、透气度、强度等性能以及显微结构的影响。结果表明:以电熔镁砂和中档镁砂为原料的试样具有良好的透气性和强度,但热膨胀系数相对较高,试样的抗热震性差;以普通烧结镁砂为原料的试样热膨胀系数最低,且具有较好的抗热震性,但透气度和强度都相对较低;以高纯镁砂为原料的试样具有较高的常温强度和高温强度,透气性能最好,热膨胀系数较低,有利于提高材料的抗热震性。综合考虑镁质弥散型透气材料的各项性能,应选取高纯镁砂为原料。     

尖晶石组成和含量对RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料性能的影响

为了研究不同尖晶石组成和含量对RH浸渍管用方镁石-尖晶石质耐火材料性能的影响,以高纯烧结镁砂、电熔镁砂、三种预合成烧结镁铝尖晶石(Al2O3的质量分数分别为50%、66%和78%)为原料制备了方镁石-尖晶石耐火材料试样。研究表明:1)加入尖晶石会降低试样的力学性能和热膨胀系数,但可显著提高试样的抗热震性;2)由于原位生成尖晶石的影响,当加入富铝尖晶石时试样的力学性能和热膨胀系数下降,抗热震性提高;3)加入的尖晶石种类和含量不同,试样的断裂机制有所不同,随着尖晶石加入量的增加以及由富镁尖晶石转变为富铝尖晶石,试样由穿晶断裂转变为沿晶断裂。综合考虑,选择富镁尖晶石且尖晶石加入量(w)为16%~18%时,试样的综合性能较优。     

添加V_2O_5对SiC-Al_2O_3泡沫陶瓷性能的影响

为在较低温度下制备出性能良好的复合泡沫陶瓷,以工业碳化硅粉(≤0.074 mm,w(SiC)≥92.0%)和电熔白刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al_2O_3)≥99.0%)为主要原料,采用有机泡沫浸渍法,在1 350℃保温2 h制备了SiC-Al_2O_3泡沫陶瓷试样,研究了烧结助剂V_2O_5添加量(外加质量分数分别为1%、2%和3%)对泡沫陶瓷试样外观形貌、物相组成、烧结性能、常温耐压强度和抗热震性的影响。结果表明:添加V_2O_5显著影响试样的显气孔率和耐压强度,当添加1%(w)V_2O_5时,试样的显气孔率、耐压强度达到最大值,分别是78.90%和0.35MPa;当V_2O_5添加量为2%(w)时,试样的抗热震性最佳,1 000℃至室温的热震循环次数达到49次(45次空冷+4次水冷);试样中均有新相SiO_2和Al_6Si_2O_(13)生成,利于提高试样的强度。     

镁砂加入量及粒度对铬渣砖性能的影响

为了改善以铝热法冶炼金属铬所得的铝铬渣为主原料所制铬渣砖的抗热震性,研究了高纯镁砂的加入量和粒度对铬渣砖的常温性能和抗热震性的影响。结果表明:与不加高纯镁砂的铬渣砖相比,在铬渣砖中引入高纯镁砂,可以提高试样的抗热震性,当高纯镁砂以2~1 mm的形式引入,且加入量为3%(w)时,经1 450℃烧后铝铬砖的抗热震性最好,而且常温耐压强度不会大幅降低。     

Al2TiO5／ZrO2纳米复相陶瓷的制备及性能研究

以氧氯化锆((ZrOCl2·8H2O)、硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)为初始原料,以氨水为沉淀剂,将液相共沉淀法得到的Al2TiO5/ZrO2纳米复合粉体前驱体,经1000℃焙烧2h,制备了ZrO2含量(w)为2%、5%、8%的Al2TiO5/ZrO2纳米复合粉体;复合粉体经造粒后以100Mpa压力成型试样,试样尺寸为53mm×10mm×10mm,经1350、1400、1450、1500℃2h制备了Al2TiO5/ZrO2(缩写AT/Z)纳米复相陶瓷试样。研究了ZrO2含量、烧结温度对试样的烧结性能、热膨胀性能、抗热震性能的影响,并借助XRD、SEM分析了试样的物相组成、显微结构。结果表明:随着ZrO2含量的增加和烧结温度的提高,试样的显气孔率减小,抗弯强度增大。烧结温度为1500℃、ZrO2含量(w)为5%的ATZ-54试样,抗弯强度最大,为103.2MPa;在1250℃的热膨胀率仅为0.08%,其热膨胀系数α约为0.65×10-6℃-1;AT/Z纳米复相陶瓷试样具有细晶镶嵌结构;从室温到1100℃急冷急热冲击31次后,试样表面仍保持完整,抗热震性能明显高于其他...     

氮化硅陶瓷材料高温抗热震性能及其衰减规律研究

氮化硅陶瓷作为先进陶瓷材料具有耐高温、抗腐蚀等优异性能,因此被广泛应用于航空航天领域的强热冲击环境。热压烧结制备的Si3N4复合材料的抗弯强度较高,但抗热震性能随温度升高显著降低,热压烧结工艺在提升抗热震性能方面尚有不足。本文提出了使用二次热处理烧结方式来提高Si3N4陶瓷的抗热震性能,通过热压烧结-气压烧结二次热处理的烧结方式获得更致密、抗热震性能更好的Si3N4陶瓷材料。测试结果显示,常规热压方式制备的氮化硅陶瓷,随着热震温度的升高、次数的增加,材料内部产生微裂纹的概率增大,热震后试样抗弯强度逐渐降低,1200℃时平均强度下降率达23.48%。而经过二次热处理后氮化硅陶瓷抗弯强度略有降低,但抗热震性能得到明显改善,随着热处理时间增加,二次热处理后氮化硅陶瓷显微结构更加致密,抗热震性能将明显提高,热震后强度下降率明显减小,1200℃热震10次后强度下降率为12.25%。本文提出了提高Si3N4陶瓷的抗热震性的方法,探讨了氮化硅陶瓷在1200℃高温下的抗热震性能及其衰减规律,为改善氮化硅陶瓷器件高温性能提供了参考。     

SiO2微粉加入量对刚玉质超低水泥浇注料高温性能的影响

研究了SiO2微粉加入量为0、2%、4%、6%和8%时对刚玉质超低水泥浇注料的烧结性能、高温强度及抗热震性能的影响.结果表明随着SiO2微粉加入量的增加,试样的烧结性能和抗热震性得到明显改善,在1400℃时的高温抗折强度也显著提高.讨论认为,试样高温性能提高的主要原因是SiO2微粉与Al2O3反应生成的莫来石穿插或弥散在刚玉颗粒形成的骨架结构的孔隙中起增韧作用.     

纳米氧化锆增韧刚玉质陶瓷蓄热体的性能研究

以板状刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉为主要原料,脱硅锆或不同Y2O3含量的纳米ZrO2为添加剂,CMC为结合剂,在200 MPa液压压力下半干法压制成型,经1550℃2 h烧成,制备了刚玉质陶瓷蓄热体试样,检测烧后试样的常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性,并借助SEM分析了其显微结构。结果表明:引入纳米ZrO2与引入脱硅锆相比,纳米ZrO2作为第二相粒子弥散分布于刚玉质陶瓷蓄热体的内部,提高了其强度和抗热震性;纳米ZrO2的增韧效果与其引入时的晶型有关,引入的ZrO2全部为立方晶型时不能发生相变增韧,仅发生微裂纹增韧,增韧效果小,而引入的ZrO2存在适量四方和单斜晶型时通过相变增韧和微裂纹增韧的共同作用提高了刚玉质陶瓷蓄热体的韧性。     

纳米ZrO2对MgO-CaO材料烧结及抗热震性的影响

在≤0.1mm的MgO-CaO砂中分别加入占其总质量2%、4%、6%和8%的纳米ZrO2,分别经干混、压制成型,1600℃3h煅烧后,检测其体积密度和抗热震性,并进行XRD和SEM分析,以研究添加纳米ZrO2对MgO-CaO材料烧结和抗热震性能的影响及其作用机理。结果表明:添加2%的纳米ZrO2即可显著提高MgO-CaO材料的烧结程度和抗热震性;综合考虑MgO-CaO材料的烧结程度和抗热震性认为,添加6%的纳米ZrO2可使材料获得良好的性能。     

m-ZrO2和ZrSiO4对MgO-CaO砖性能的影响

以镁钙砂、中档镁砂、高纯镁砂粉、单斜氧化锆(m-ZrO2)、锆英石等为原料,研究了ZrO2的加入形式与加入量对MgO-CaO砖性能的影响。结果表明:当ZrO2以m-ZrO2的形式加入到MgO-CaO砖中时,可以提高试样的常温性能、抗水化性、抗热震性等,m-ZrO2加入量(质量分数,下同)为2%~7%时,试样具有良好的常温性能,加入量为5%时抗水化效果较好,加入量为10%~15%时抗热震效果较好;当ZrO2以锆英石细粉的形式加入时,会明显提高试样的抗水化性及抗热震性,锆英石加入量为5%时,试样的抗水化性及抗热震性优越,但随着锆英石加入量的增加,试样的体积密度、强度明显下降,加入量大于10%以后,制品大多疏松开裂。     

硅粉加入量对转炉无水副枪用刚玉-莫来石浇注料性能的影响

为改善转炉无水副枪用浇注料的抗热震性,以质量分数分别为71%的板状刚玉、14%的烧结莫来石、3%的CA80水泥、2%的SiO_2微粉、10%的α-Al_2O_3微粉制备了刚玉-莫来石浇注料试样,研究了硅粉外加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%)对不同温度处理后试样性能的影响。结果表明:随着硅粉加入量增加,试样由收缩逐渐变为膨胀,试样的体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度略有增加,显气孔率逐渐降低; 1 550℃处理后试样抗热震性能有所增加,且在硅粉加入量为2%(w)时试样的抗热震性最佳,强度保持率为48%。硅粉氧化为SiO_2后与Al_2O_3反应原位生成莫来石产生体积膨胀,在试样内部形成了一定量的微裂纹,提高了试样的抗热震性。     

热压烧结Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷的高温力学性能研究

为提高Al2O3陶瓷的高温力学性能,采用热压烧结工艺(烧结温度1 800℃,烧结压力20 MPa,保温1 h)制备了Al2O3-ZrB2-SiC复相陶瓷(简称AZS),并研究了ZrB2含量对Al2O3基陶瓷高温抗折强度和抗热震性的影响。结果表明:1)在Al2O3基陶瓷中加入第二相ZrB2能有效改善材料的高温抗折强度和高温强度保持率,在1 000和1 200℃时,加入20%体积分数ZrB2的AZS陶瓷试样具有最高的高温抗折强度,而加入24%体积分数ZrB2的AZS陶瓷试样具有最高的高温强度保持率。2)AZS陶瓷的抗热震性能优于纯Al2O3陶瓷。经100℃温差急冷后,加入20%体积分数ZrB2的AZS陶瓷具有最高的残余强度,比纯Al2O3陶瓷提高了17.2%;经300和500℃温差急冷后,加入24%体积分数ZrB2的AZS陶瓷都具有最高的残余强度,比Al2O3陶瓷分别提高了35.3%和20.9%。     

合成ZrO2-SiC和工业SiC对Al2O3-C质耐火材料性能影响的对比

为了改善Al2O3-C质耐火材料的抗氧化性和抗热震性,向浇注料中分别添加0、2%、4%、6%的SiC或ZrO2-SiC复合粉,以酚醛树脂为结合剂,在200MPa下制备了2组试样,经250℃充分干燥后,于1400℃下埋炭处理2h,分别检测2组试样的抗氧化性和抗热震性,并采用XRD分析氧化后试样的相组成。结果发现,添加剂中SiC的氧化能有效保护试样中的碳,从而能减少试样的质量损失率和氧化面积,提高其抗氧化性能。由于ZrO2的微裂纹增韧及SiC的颗粒增韧作用,使试样的抗热震性能提高。在试验条件下,添加6%ZrO2-SiC复合粉或工业SiC粉时,试样的抗氧化性和抗热震性最佳。     

β-SiAlON对刚玉基超低水泥浇注料性能的影响

研究了β-SiAlON加入量 (质量分数 )分别为 0、4%、6%、8%和 10%时对刚玉基超低水泥浇注料烧结性能、高温强度和抗热震性的影响。结果表明:β SiAlON的加入对材料的烧结有负面影响,它使试样的气孔率升高,强度降低,但提高了试样的高温抗折强度 (1400℃);β-SiAlON的加入可显著改善试样的抗热震性,残余强度保持率由 18. 4%提高到 40% ~49%。     

可加工BN/B_4C复相陶瓷的制备与其抗热震性能

采用热压烧结工艺制备了BN/B4C微米复相陶瓷和BN/B4C纳米复相陶瓷。由淬水法测试了单相B4C陶瓷,BN/B4C微米复相陶瓷和BN/B4C纳米复相陶瓷的抗热震性能,用三点弯曲法测试了热震后样品的抗弯强度。结果表明:BN/B4C微米复相陶瓷和BN/B4C纳米复相陶瓷的抗热震性能明显高于单相B4C陶瓷的抗热震性能,而且BN/B4C纳米复相陶瓷的抗热震性能明显高于BN/B4C微米复相陶瓷的抗热震性能。BN/B4C微米复相陶瓷和BN/B4C纳米复相陶瓷具有良好的抗热震性能主要是由于具有较高的抗弯强度和较低的弹性模量;同时BN/B4C复相陶瓷中的BN/B4C弱界面和层状结构的h-BN晶粒能够显著提高复相陶瓷的抗热震性能。     

Al2TiO5添加量对MgO-Al2TiO5复合陶瓷烧结及抗热震性的影响

以纳米MgO粉为原料,选用以纳米Al2O3粉和纳米TiO2粉经1500℃保温3 h烧结制备的Al2TiO5为添加剂,采用固相烧结法经1500℃保温3 h制备了Al2TiO5质量分数分别为0、5%、10%和20%的MgO-Al2TiO5复合陶瓷,并采用XRD、SEM和EDS等研究了Al2TiO5添加量对MgO-Al2TiO5复合陶瓷烧结性能及抗热震性能的影响。结果表明:添加Al2TiO5有利于促进复合陶瓷的烧结,其体积密度和线收缩率随Al2TiO5添加量的增加而增大,当Al2TiO5添加量为20%(w)时,其体积密度和线收缩率分别为3.68 g·cm-3和22.07%;当Al2TiO5添加量为10%(w)时,其抗热震性能最佳。Al2TiO5位于方镁石晶粒交界处,抑制方镁石晶粒生长,阻碍裂纹扩展,使MgO-Al2TiO5复合陶瓷的抗热震性能得到改善。     

纳米氮化硅陶瓷的抗热震性能研究

研究了由热压法制备的晶粒尺寸为 100nm 左右的氮化硅陶瓷抗热震性能.研究结果表明,纳米氮化硅陶瓷表现出原始短裂纹扩展特征;起始粉末粒度对氮化硅陶瓷的力学性能和抗热震性有一定影响.在纳米尺度范围内,晶粒较粗大的氮化硅陶瓷具有较好的抗热震性能;随起始粉末中仪 α-Si3N4 含量的增加,氮化硅陶瓷的抗热震性能得到明显提高.