碳化硅陶瓷及其复合材料的热等静压烧结研究

本文通过采用热等静压（ＨＩＰ）这一先进的烧结工艺，研究了Ａｌ２Ｏ３添加量对ＳｉＣ陶瓷之显微结构与力学性能的影响。并成功地制备出Ｓｉ３Ｎ４粒子以及ＳｉＣ晶须补强的ＳｉＣ基复合材料，结果表明：Ａｌ２Ｏ３是ＨＩＰ烧结ＳｉＣ陶瓷及其复合材料的有效添加剂，当添加３ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３时，采用ＨＩＰ烧结工艺在１８５０℃温度和２００ＭＰａ压力下烧结１ｈ就可获得密度分别高达９７．３％、９９．４％和９７．０％的ＳｉＣ的     

热等静压制备亚微米细晶氧化铝陶瓷的研究

采用商业氧化铝粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用干压结合冷等静压成型素坯,再经适当温度预烧得到具有一定密度的预烧体,对预烧体的晶粒生长与致密化过程进行了研究.素坯在1275℃/160MPa下热等静压烧结2h后得到了平均晶粒尺寸为650～850nm的氧化铝陶瓷.通过万能材料试验机、显微硬度仪测试抛光样品力学性能,得到其三点抗弯强度为(620±30) MPa,硬度HV10为(19.7±0.4)GPa,断裂韧性约2.52MPa·m1/2.     

两步烧结法制备红色Ce:8YSZ透明陶瓷及其性能研究

彩色氧化锆陶瓷具有鲜艳色彩、高折射率、耐磨损、耐腐蚀及对人体无毒等优点, 被广泛应用于电子、装饰等领域。本研究采用共沉淀法合成了平均粒径为15.9 nm的立方相Ce:8YSZ纳米粉体。以经过800 ℃煅烧4 h的粉体为原料, 通过两步烧结技术制备了具有高光学透过率和高红色度的Ce:8YSZ透明陶瓷,并系统研究了空气预烧温度对红色Ce:8YSZ透明陶瓷微观结构、直线透过率和色度的影响。当预烧温度从1200 ℃升高到1300 ℃时, Ce:8YSZ陶瓷的平均晶粒尺寸从0.3 μm增大到2.2 μm, 同时相对密度从87.2%增加到97.1%。经过1275 ℃空气预烧2 h并结合1700 ℃热等静压烧结3 h所得的Ce:8YSZ透明陶瓷表现出最佳的光学质量和最大的红色度值, 在700 nm处的直线透过率为47.6%, 红色度为52.0。     

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约20nm的20mol％Al₂O₃－ZrO₂复合粒体,不含有Y₂O₃作为四方氧化铝的稳定剂．粉体的煅烧温度为750℃,XRD结果表明,粉体中含100％立方氧化锆相,未发现有Al₂O₃结晶相存在．该粉体用高温等静压方法,在1000℃和200MPa的条件下烧结1h,得到了平均晶粒尺寸为50nm（TEM表征）的致密陶瓷,样品密度为理论密度的98％左右．对样品抛光表面的XRD定量分析结果表明,其抛光表面的相组成为：55％t－ZrO₂－39％m-ZrO₂－6％α-Al₂O₃。     

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约２０ｍｍ的２０ｍｏｌ％Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２复合粉体,不含有Ｙ２Ｏ３作为四方氧化锆的稳定剂,粉体的煅烧温度为７５０℃,ＸＲＤ结果表明,粉体中含１００％立方氧化锆相,未发现有Ａｌ２Ｏ３结晶相存在。该粉体用高温等静压方法,在１０００℃和２００ＭＰａ的条件下烧结１ｈ,得到了平均尺寸为５０ｎｍ的致密陶瓷,样品密度为密度的９８％左右。     

MgO·1.5Al2O3透明陶瓷的无压/热等静压烧结制备

镁铝尖晶石透明陶瓷是典型的结构功能一体化材料, 具有优异的光学和机械性能。实验合成了颗粒细小、均匀的单相MgO·1.5Al₂O₃陶瓷粉末, 并且利用XRD全谱拟合软件Fullprof和尖晶石位置分配程序SIDR两步法确定其晶体结构为(Mg_0.46Al_0.54)^IV[Mg_0.26Al_1.64□_0.09]^VIO₄。再通过真空无压烧结结合热等静压烧结制备出了高性能的透明陶瓷, 热等静压18 MPa下1850℃烧结4 h所得样品的致密度达到99.75%, 厚度为2 mm的烧结样品可见光透过率达到65%, 红外波段透过率达到80%以上, 维氏硬度为(12.75±0.12) GPa, 杨氏模量为277 GPa。     

等静压辅助凝胶注模成型制备高致密Ba0．7Sr0．3TiO3陶瓷

采用凝胶注模成型制备了Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷坯体.为了提高陶瓷的致密度,对干燥后的坯体进行了冷等静压处理.研究结果表明:冷等静压压力为100MPa时,坯体的机械强度从29.6MPa提高到32.8MPa,陶瓷的相对密度从无压时的96.4%增加到98.2%.等静压辅助凝胶注模成型制备的陶瓷相对于传统等静压法制备的陶瓷,晶粒小而均匀,结构致密,是一种理想的制备功能陶瓷材料的新方法.     

AlN-BN复相陶瓷的热等静压制备与性能研究

以氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)为原料, 无烧结助剂、热等静压烧结制备了AlN-BN复相陶瓷, 研究了热等静压温度和压强对两种不同原料配比(摩尔比)烧结试样的微观结构和性能的影响。结果表明: 增加BN的添加量对复相陶瓷的烧结致密化影响较小, 但逐渐降低硬度和热导率、增大体积电阻率。相同原料配比下, 复相陶瓷的密度越高, 其热导率、体积电阻率、硬度越高。热导率和体积电阻率的实测值与两相复合模型方程较为符合。当n_AlN:n_BN=75:25时, 在温度为1600℃、压强为90 MPa、保温3 h的热等静压工艺下可以制备出相对密度达98.03%、热导率为77.29 W/(m·K)、体积电阻率为1.35×10¹⁵ Ω·cm的复相陶瓷。     

橡胶等静压成型纳米ZrO2(3Y)粉素坯

对像等静压成型（Rubber isostatic pressing,RIP)制备纳米Y－TZP陶瓷作了初步研究。研究结果表明，通过RIP成型，可以获得相对密度较高、体积较大的ZrO2(3Y)素坯，并在较低温度下无压烧结得到纳米Y－TZP陶瓷。在1100℃下烧结2h所得的Y－TZP陶瓷的相对密度可达97％，晶粒仅为70nm左右，相对密度较高，平均孔径小是RIP成型素坯烧结温度低的主要原因。     

Ce:Lu2SiO5闪烁陶瓷的放电等离子烧结与发光性能

以亚微米级单相铈离子掺杂硅酸镥(Ce:Lu2SiO5,LSO)发光粉体为原料,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering)技术対多晶LSO闪烁陶瓷的制备方法进行了探索,同时对其发光性能进行了研究.在(1350℃/5min)的条件下实现了LSO粉体的快速致密化烧结,研制出了具有良好发光性能的半透明多晶LSO闪烁陶瓷,其相对密度达到理论密度的99.5%.在360nm紫外激发条件下,呈现位于380～600nm的宽峰发射行为.其相对发光强度达到LSO闪烁单晶的75%,发光衰减时间仅为9.67ns.该材料有望成为一种新型的高光输出、快衰减多晶闪烁材料.     

热等静压工艺在工程陶瓷领域中的应用与发展

热等静压（ＨＩＰ）是一种先进的陶瓷致密化工艺、本文简要介绍了ＨＩＰ设备，着重综述了ＨＩＰ工艺在工程陶瓷应用中所取得的研究最后概括敢ＨＩＰ工艺及设备的最新进展。     

热等静区致密化的计算机模拟及在TZP陶瓷中的应用

根据热等静压的致密化理论,建立热等静压致密化的数学模型,实现了数学模型的计算机模拟,完成了热等静压图计算机计算、绘制与分析．对３Ｙ－ＴＺＰ的热等静压图进行了实验验证,实验结果与理论计算结果十分吻合．利用热等静压图,讨论了热等静任参数优化问题．     

热等静区致密化的计算机模拟及在TZP陶瓷中的应用

根据热等静压的致密化理论,建立热等静压致密化的数学模型,实现了数学模型的计算机模拟,完成了热等静压图计算机计算、绘制与分析.对3Y-TZP的热等静压图进行了实验验证,实验结果与理论计算结果十分吻合.利用热等静压图,讨论了热等静压参数优化问题.     

TiAl合金粉末热等静压组织及其力学性能均匀性研究

目的 研究圆柱包套经热等静压后内部不同位置粉末TiAl合金的组织与力学性能,为后续复杂结构包套热等静压整体成形工艺优化提供参考.方法 将装填有Ti-47Al-2Cr-2Nb雾化粉末的不锈钢包套在1230℃/170 MPa/3.5 h条件下热等静压,利用扫描电子显微镜观察烧结后包套内不同区域的显微组织,利用显微硬度计测量...     

碳化硅和氧化铝陶瓷的热等静压氮化

通过对无压烧结、热压烧结和热等静压烧结ＳＩＣ陶瓷以及热压烧结的ＳｉＣ粒子补强Ａｌ２Ｏ３基复相陶瓷（ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３）和ＳｉＣ粒子与ＳｉＣ晶须共同增强的Ａｌ２Ｏ３基复合材料（ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３）在氮气氛中进行高温氮化处理，成功地实现了这些材料的开口气孔表面裂纹的愈合。研究表明：热等静压氯化工艺可以显著提高ＳｉＣ和Ａｌ２Ｏ３陶瓷的抗弯强度，对断裂韧性也有较大的改善作用。对于热等静压烧结ＳｉＣ陶瓷，在１８５０℃和２００ＭＰａ氮气压力下氯化处理１小时后，其抗弯强度和断裂韧性分别由５８２ＭＰａ和５．７ＭＰａ·ｍ１／２提高到９０７ＭＰａ和８．４ＭＰａ·ｍ１／２；对于热压烧结的ＳｉＣｐ－Ａｌ２Ｏ３复相陶瓷和ＳｉＣｐ－ＳｉＣｗ－Ａｌ２Ｏ３复合材料，在１７００℃和１５０ＭＰａ氮气压力下氮化处理１小时后，其室温抗弯强度分别由４６０和７０５ＭＰａ提高到８９５和１０３３ＭＰａ。     

Preparation of Polycrystalline Singe-phase K0:3MoO3 by Hot Isostatic Pressing Sintering

Nearly single-phase and polycrystalline charge-density-wave compound K0.3MoO3 have been prepared by using a simple method. In this work, K2CO3 and MoOs were used as starting materials and reacted by hot isostatic pressing （HIP） sintering. The product is nearly single phase K0.3MoO3 determined by X-ray powder diffraction （XRD） and energy dispersive spectroscopy （EDS）. Measurement of temperature dependence of resistivity reveals that the transport property of polycrystalline K0.3MoO3 obviously differs from that of single crystal due to the grain boundaries and the anisotropic structure in this kind of compound.     

TiC/Ni3Al Composites Manufactured by Self-Propagating High-Temperature Synthesis and Hot Isostatic Pressing

TiC–20 wt% Ni₃Al and TiC–40 wt% Ni₃Al composite materials were produced by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and hot isostatic pressing (HIP). In the SHS method the reacted powders were compacted by uniaxial pressing immediately after the reaction. The microstructure of the materials produced by SHS consisted of spherical carbides embedded in the Ni₃Al matrix, whereas the microstructure of the materials produced by HIPing was more irregular. A maximum hardness of 2010 HV₁ was measured for the material produced by HIP and a maximum fracture toughness of 10.5 MPa m^1/2 was measured for materials produced by SHS. High-temperature resistance was investigated by exposing the materials to 800°C in air for 110 h. The results obtained showed that the TiC + Ni₃Al composite materials can be recommended for use in environments consisting of oxidizing atmosphere at temperatures around 800°C where high wear resistance is required.     

原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响

目的 基于粉末冶金近净成形工艺,研究原始颗粒边界（PPBs）对FGH97合金力学性能的影响,并验证热处理和二次热等静压工艺能否消除PPBs。方法 采用等离子旋转电极雾化法制备FGH97合金粉末,分别在1 200℃/120 MPa/2 h和1 200℃/140 MPa/3 h条件下进行热等静压成形。先后对FGH97合金进行固溶（1 200℃/4 h/炉冷）和时效（910℃/3 h/空冷+750℃/8 h/空冷+700℃/17 h/空冷）热处理,并对热处理后的样品进行二次热等静压（制度为1 200℃/140 MPa/3 h）。对上述实验前后的FGH97合金显微组织进行表征,使用Photoshop软件计算PPBs的占比,研究热处理和二次热等静压工艺对PPBs的消除作用。结合力学性能测试研究PPBs对合金性能的影响。结果 当采用压力更高、保温时间更长的热等静压制度时,制备得到的FGH97合金PPBs占比更少、力学性能更好,其PPBs占比为5.6%,室温抗拉强度为1 412 MPa,屈服强度为947 MPa,伸长率为16%。经热处理后,FGH97合金中PPBs的占比下降至3.0%,该合金在650...