纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

SiO2玻璃原位反应合成Al/Al2O3复合材料

利用SiO₂玻璃具有易近成型、致密及各向同性的特点,通过SiO₂玻璃与铝熔体间的反应合成了Al/Al₂O₃复合材料,克服长期以来在合成Al/Al₂O₃复合材料时均采用颗粒反应物的局限。反应产物是一种组织均匀致密的Al 与Al₂O₃互为网络的Al/Al₂O₃陶瓷基复合材料。反应温度升高,整个反应产物中的Al的体积分数上升。Al/Al₂O₃复合组织在三维空间的真实形态中存在着Al相被Al₂O₃完全包围的形态,证明了网络状Al₂O₃组织形成的烧结机理。与合成Al/Al₂O₃的其它工艺相比,本工艺可在1000℃的较低温度进行,并具有反应速度快、断裂韧性和抗弯强度值高的特点。     

原位Al2O3片晶/Ce-TZP和SrO·6Al2O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构

通过在Ce-TZP基体中加入AlOOH及矿化剂TiO₂或反应剂SrCO₃制备了原位Al₂O₃片晶/Ce-TZP复合材料和原位SrO·6Al₂O₃棒晶/Ce-TZP复合材料。在烧结过程中TiO₂促进Al₂O₃晶粒发生显著的各向异性生长原位生成的片晶、Al₂O₃与SrCO₃发生反应,原位生成的高度各向异性的棒晶,它们在基体中分布均匀,具有较大的纵横比。烧结温度对片晶/棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶,材料的力学性能有明显的改善。     

Al2O3颗粒对Al2O3p/Al复合材料时效析出的影响

本文通过采用硬度测量,差热分析及透射电镜综合研究了Al₂O₃p/6061复合材料在时效过程中的析出变化。结果表明,在Al₂O₃p/6061时效过程中,峰时效的主要强化相是β'相,并且以160℃,8小时时效的效果为最佳。     

片状Al2O3对Al2O3/FEP复合材料热导率的影响

通过混炼工艺制备了片状Al₂O₃填充聚全氟乙丙烯(FEP)复合材料,以颗粒状Al₂O₃为对比样品,研究了片状Al₂O₃形状和尺寸对 FEP基复合材料热导率的影响,利用SEM观察了FEP基复合材料的微观形貌。结果表明：在低填充量下,Al₂O₃颗粒在FEP基体中呈“海岛”状分布,没有形成连续的导热网链,但其热导率明显提高;复合材料拉伸强度与断裂伸长率随Al₂O₃含量的增加而减小;低填充量时复合材料热导率的提高主要来自Al₂O₃的微细片状结构,这种微细片状结构一方面提高了有效导热路径,另一方面增加了颗粒与基体之间接触面积,因此有利于热导率的提高。     

MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统微晶玻璃的析晶过程与微波介电性能

利用DTA、XRD、SEM及TEM等实验手段,研究了MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统玻璃的一个典型组成的析晶过程,并讨论了其在相变过程中微波介电性能的变化规律.研究结果表明,作为核化的先导,原始玻璃在晶化之前已经分相;在热处理过程中,金红石晶核首先在约800℃时析出;硅钛铈矿和α-堇青石则先后在约900和1100℃出现.随着热处理温度和晶化程度的提高,材料的微波介电常数不断提高,而介电损耗则不断下降.但热处理温度超过1100℃时,由于α-堇青石相的大量析出,材料的介电常数开始降低,同时由于晶粒的粗化,介电损耗略有升高.由玻璃受控析晶得到的微晶玻璃由针状金红石、颗粒状硅钛铈矿和板条状α-堇青石三种主要晶相构成,在微波频率下(10G),介电常数可在8～11范围内调控,介电损耗可＜6×10-4,是一种有实用价值的新型微波介质材料.     

Lanxide Al/Al2O3陶瓷基复合材料的显微结构研究

本文利用XRD、EPMA,SEM等分析方法对Lanxide技术制备的Al/Al₂O₃复合材料的显微结构进行了研究。结果表明,Lanxide Al/Al₂O₃材料是以三维连通骨架状α-Al₂O₃为基体的陶瓷基复合材料,网状或点块状金属相(Al、Si)和孔洞相分布于Al₂O₃晶间或晶粒内。改变工艺对材料的组织和性能有较大影响。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

还原温度对纳米FeCo/Al2O3复合材料结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶法及在氢气中还原的工艺制备了纳米FeCo/Al₂O₃复合材料。利用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和Mssbauer谱学对样品微观结构和磁性进行了研究。结果表明：纳米FeCo/Al₂O₃复合材料中的FeCo合金为体心立方结构;随着还原温度的提高,α-FeCo合金晶粒尺寸变大,Al₂O₃的存在有效地抑制了α-FeCo合金晶粒的团聚和生长;随着α-FeCo合金晶粒尺寸的变大,样品的比饱和磁化强度增加,而矫顽力先增大后减小,两者分别在1100℃和1000℃时达到最大值62.41 emu·g-1和208.99Oe,FeCo/Al₂O₃由超顺磁和磁有序的混合状态转变为完全的磁有序状态;矫顽力的变化是由于FeCo合金的磁学结构由单磁畴结构转变为多磁畴结构造成的。     

Al2O3颗粒粒径和含量对α-Al2O3/Cu复合镀层性能的影响

本文研究了复合电沉积法制备的α-Al₂O₃/Cu 复合材料的性能和磨损特征, 测定了Al₂O₃粒径在0. 5～ 5Lm, 含量在4～ 16% 时Al₂O₃/Cu 复合镀层的硬度和磨损率, 用扫描电镜对磨损形貌进行了分析, 并对其磨损机制进行了探讨。结果表明, 镀层中硬度随Al₂O₃含量增加呈线性增长, 且含大颗粒Al₂O₃镀层的硬度略高于小颗粒镀层,Al₂O₃颗粒含量和粒径大小对磨损率和磨损机制有显著影响。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

Raman scattering studies of ultrathin-layer YBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7 superlattices

We present Raman scattering studies ofc-oriented ultrathin-layer superconducting (YBa₂Cu₃O₇) _m /(PrBa₂Cu₃O₇) _n superlattices. For the superlattice with (m=2,n=1) sequence, Raman spectra reveal a new line in the spectral region around 320 cm^–1. It is interpreted as a mode representing a combination of IR optical phonons of the Y-sublayers with an admixture of aB _1g type Raman active vibration in the Pr sublayers. This new line, which is similar to those from the interior of the Brillouin zone of the original lattice, does not exhibit superconductivity-induced self-energy effects, although its counterpart in the pure substance does. No additional line is found in the (m=1,n=2) superlattice in the same region, supporting our interpretation for the (m=2,n=1) sample.     

Microstructural study of YBa2Cu3O7/SrTiO3/YBa2Cu3O7 heteroepitaxial trilayer films grown on (100) SrTiO3 substrates

Detailed transmission electron microscopic study has been carried out on heteroepitaxial YBa₂Cu₃O₇/SrTiO₃/YBa₂Cu₃O₇ trilayer thin films grown on (100)SrTiO₃ substrates prepared by DC and RF magnetron sputtering. The microstructural results showed the existence of somea-axis-oriented YBCO grains 20–90 nm wide in thec-axis-oriented YBCO matrix. Some of thea-axis grains in the lower YBCO thin film layer have protruded into the above SrTiO₃ layer, which may cause short circuit between the two YBCO superconducting layers. This is unsuitable for the application of trilayer thin films for microelectronic devices. The defects on the surface of the substrates would also influence the growth quality of the YBCO thin films.     

Varistor properties of ZnO-Pr6O11-CoO-Cr2O3-Y2O3-In2O3 ceramics

The varistor properties of the ZnO-Pr₆O₁₁-CoO-Cr₂O₃-Y₂O₃-In₂O₃ ceramics were investigated for different concentrations of In₂O₃. The increase of In₂O₃ concentration slightly increased the sintered density (5.60-5.63 g/cm³) and slightly decreased the average grain size (3.4-2.9 μm). The breakdown field increased from 6023 to 14822 V/cm with increasing concentration of In₂O₃. The nonlinear coefficient increased from 17.6 to 44.6 for up to 0.005 mol%, whereas the further doping caused it to decrease to 36.8. In₂O₃ acted as an acceptor due to the donor concentration, which decreases in the range of 1.02 × 10¹⁷ to 0.24 × 10¹⁷/cm³ with increasing concentration of In₂O₃.     

Synthesis, structure and exchange bias in Cr2O3/CrO2/Cr2O5 particles

We report on the synthesis, structure and magnetic properties of a novel exchange bias system with Cr₂O₃/CrO₂/Cr₂O₅ interfaces. Chromium oxide particles with mixed chromium valences were prepared by sintering CrO₃ in air. X-ray diffraction patterns show that CrO₃ lost its oxygen gradually with increasing temperature and time through Cr₃O₈, Cr₂O₅, CrO₂, and finally Cr₂O₃ at temperatures above 760 K. X-ray photoelectron spectra indicate a low CrO₂ content and a binding energy of 579.3 eV for Cr 2p_3/2 photoelectrons in Cr₂O₅. Chromium dioxide was found to stably coexist with Cr₂O₃ and Cr₂O₅ in the particles. Magnetic measurements show hysteresis loop shifts in the sample, indicating an exchange bias induced by antiferromagnetic Cr₂O₃/Cr₂O₅ in ferromagnetic CrO₂. An exchange bias of 9 mT at 5 K and a coercivity of 26.3 mT were observed in the chromium oxide particles containing CrO₂.