低温烧结高性能2Y-TZP材料

通过在2Y-TZP中加入一定量的硅酸盐玻璃相添加剂,在较低的烧结温度下,制备出细晶、具有良好综合性能的2Y-TZP材料.研究了添加剂加入后,2Y-TZP材料烧结特性、显微结构及力学性能.发现加入少量的添加剂后,不但可以明显降低材料的烧结温度,而且由于细晶及相变增韧的共同作用,材料仍具有较高的抗折强度和断裂韧性.讨论了稳定剂含量对低温烧结Y-TZP力学性能的影响,发现较低稳定剂含量的2Y-TZP材料,由于临界相变尺寸小,在断裂过程中,有更多的四方相氧化锆转变成单斜相,相变增韧的效果更好,因而具有更高的断裂韧性.     

碳包纳米氧化锆粉体的烧结行为与力学性能

采用粉体表面包碳技术和两步烧结方法制备出具有良好力学性能的细晶3Y-TZP材料,研究了在无压烧结和两步烧结条件下,碳含量对碳包3Y-TZP材料烧结行为及力学性能的影响.结果表明:对于包裹少量碳的3Y-TZP,与未包碳的试样相比,采用两步烧结不但能提高材料的密度还能细化晶粒;结构致密和ZrO2相变增韧使材料具有较高的维氏硬度和断裂韧性.在碳含量为1.5%时,3Y-TZP材料的维氏硬度和断裂韧性达最大值,碳含量进一步提高使材料中的气孔和缺陷增多,导致材料的性能下降.     

LTCC环行器用SrFe_(12)O_(19)铁氧体的低温烧结特性

基于微波铁氧体材料在低温共烧陶瓷(LTCC)术领域的重要应用前景,采用固相法以Bi_2O_3、CuO、PbO、B_2O_3、MoO_3和高岭土(Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O)为烧结助剂制备了低温烧结六角晶M型锶铁氧体(Sr Fe12O19)材料。结果表明,烧结助剂对材料的晶体结构、致密度、直流电阻率和静态磁学性能影响显著。通过调整Bi_2O_3、CuO和PbO的含量可以改善材料的晶相组成,获得Sr Fe_(12_O_(19)单相结构。Bi_2O_3和PbO的适当添加使材料的致密度提高到94%以上,利于材料饱和磁化强度Ms和内禀矫顽力Hcj的增加。当Bi2O3的添加量为3%(质量分数)时,材料的电学特性和磁性能都较优,直流电阻率ρ为0.42×108Ω·cm,Ms和Hcj分别达到60.7 A·m2/kg和347.2 k A/m,在微波LTCC环行器等领域具有潜在的应用价值。     

Y2O3-MgO共稳定ZrO2的相含量及形貌研究

用湿化学法制备的Y2O3-MgO共稳定ZrO2固体电解质,分别在1550℃,1600℃,1630℃下烧结,获得了室温下单斜相和四方相含量不同的烧结样品.结果表明:随着氧化钇含量的增加,单斜相含量降低,四方相含量增加.烧结温度对相含量的影响较小.(MgO,Y2O3)-PSZ材料断口组织致密,结构均匀且晶粒大小一致,当Y2O3含量较高(≥2.5mol%)时,材料中出现过烧现象.采用Y2O3和MgO复合稳定剂共同稳定ZrO2,能有效地降低材料的烧结温度,且弯曲强度得到明显提高.从当前实验结果来看,在8.0 mol%MgO-ZrO2的基础上,加入2.0 mol%Y2O3在1600℃烧结,得到的材料弯曲强度性能最佳.     

多元掺杂8YSZ电解质性能的研究

利用高温熔融-水淬-球磨法制备TiO2-SrO水冷粉体.将该粉体引入8YSZ陶瓷基体中,研究其对材料致密化、相组成、显微结构、力学性能及电学性能的影响.结果表明,引入TiO2-SrO后,材料的烧结机理为液相烧结,有利于致密化.引入量较少(1%(质量分数))时可不同程度地提高8YSZ的抗弯强度与电导率,因此可以成为较好的SOFC电解质材料.     

复合添加剂对氮化硅陶瓷致密化的影响

以MgO-Al2O3-Y2O3体系作为烧结助剂,研究添加荆含量对无压烧结氮化硅陶瓷致密化的影响.对MgO、Al2O3、Y2O3三元添加剂进行单纯形格子设计及回归分析.结果表明,复合添加剂的比例对样品致密化及显微结构有着显著的影响.MgO、Al2O3和Y2O3按一优化比例引入到氮化硅陶瓷时可实现最大致密化速率,同时氮化硅大都呈现长柱状β-Si3N4晶粒,具有较大的长径比,显微结构均匀.     

水热法合成Ag_2S/Bi_2S_3复合材料及其热电性能研究

采用水热合成法结合放电等离子烧结技术制备了Ag_2S/Bi_2S_3块体热电复合材料。采用XRD、SEM和TEM对合成粉末材料的相组成和微观形貌进行分析,闪光法和塞贝克系数/电阻测量系统测试复合块材的热电性能,系统地研究了Ag_2S的含量对Ag_2S/Bi_2S_3复合材料热电性能的影响。实验结果表明,水热法成功地合成了具有球形结构的Ag_2S/Bi_2S_3复合粉末;块体样品的塞贝克系数都为负,说明样品为n型半导体;适量的Ag_2S复合Bi_2S_3不仅有效地降低了材料的热导率,同时也提高了电导率;当Bi_2S_3与3%的Ag_2S复合时样品的热电优值(ZT值)最大,其在724K时的ZT值为0.23,为纯Bi_2S_3样品在该温度ZT值的2.3倍。     

CoO和Cr_2O_3复合掺杂对金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性的影响

采用粉末冶金技术制备添加CoO和Cr_2O_3复合掺杂剂的17Ni/(10NiO-NiFe_2O_4)金属陶瓷,使用XRD、SEM等检测分析了不同含量、不同比例的复合掺杂剂对金属陶瓷材料的物相组成、组织形貌、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:CoO和Cr_2O_3复合掺杂后固溶到陶瓷基体相NiFe_2O_4晶格中促进了烧结致密化;CoO和Cr_2O_3复合掺杂有利于生成致密氧化层,有效抑制了氧气向材料内部侵蚀和金属Ni向外迁徙,提高了试样的抗高温氧化性能;当CoO和Cr_2O_3复合掺杂量为1%(质量分数)(m(CoO):m(Cr_2O_3)=2:1)时,抗高温氧化性最好,单位面积氧化增重量比未掺杂的试样降低了56.28%。     

Bi_2O_3/RGO的制备及其光催化还原CO_2性能的研究

利用氨沉淀法制备Bi_2O_3粉体,采用改进的Hummers法制备GO,将Bi_2O_3加入一定量的GO分散液中,采用紫外还原法制备Bi_2O_3/RGO复合光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、BET等技术手段对催化剂进行表征,并考察其在紫外光下催化还原CO_2的性能。结果表明,GO在紫外照射过程中被有效地还原为RGO,与晶粒尺寸约为49nm的单斜晶系Bi_2O_3颗粒在紫外照射下共同搅拌,形成Bi_2O_3/RGO复合物,其Bi_2O_3的主要衍射峰发生轻微宽化,石墨烯碎片、絮状物质附着在Bi_2O_3表面;随着GO含量的增加,Bi_2O_3表面附着的石墨烯碎片、絮状物质增加,复合催化剂的比表面积增大;在紫外光照射下,Bi_2O_3/RGO复合催化剂的光催化效果明显高于Bi_2O_3,GO含量为2.0%(质量分数)的Bi_2O_3/RGO复合催化剂,在光照时间为8h时,生成CH_4的产量为1.012μmol/g,比Bi_2O_3提高了96.5%。     

ZrO2晶粒聚集态和粉末特性对增韧的影响

用 TEM 研究了热压 ZrO_2增韧 Al_2O_3(ZTA)的样品中,ZrO_2晶粒聚集态对四方相→单斜相相变的影响。以 Y_2O_3为稳定剂的四方 ZrO_2多晶体(Y-TZP)原料中加入同样组份的团聚粉末或粗粉末,对 ZrO_2的相变有很大影响。讨论了实验结果。对改善材料性能提出了建议。     

液相烧结制备高密度R5K MnZn铁氧体磁头材料

低熔点氧化物添加剂在烧结时形成液相,可促进MnZn铁氧体磁头材料致密化,提高密度,改善磁性能.采用液相烧结,制备了组成为Mn0.60Zn0.32Fe2.08O4的高密度MnZn铁氧体磁头材料.     

CuO-TiO_2复合助剂低温烧结氧化铝陶瓷的机理(Ⅰ)

向氧化铝陶瓷中添加总量固定,但m(CuO)/m(Ti02)不同的CuO-TiO2复合助剂,研究其对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构以及物柑组成的影响,揭示复合助剂的低温烧结机理.结果表明,CuO与Ti02不易发生化合反应,分别以液相烧结和固相反应烧结来促进氧化铝陶瓷的致密化进程;Ti02与Al2O3反应生成Al2Ti7O15的固相烧结,比CuO的液相烧结更能有效地促进陶瓷的晶粒生长与致密化.在Ti02固相烧结的基础卜适当引入CuO液相,能够最大程度地降低氧化铝陶瓷的烧结温度;当在50gA12O3粉体中添加总量为0.025mol的CuO-TiO2复合助剂,并使m(TiO2)/m(CuO+TiO2)为0.80时,氧化铝陶瓷在1250℃烧结后其密度达到理论密度的98%以上.     

Effect of small amounts of additives on the sintering of high-purity Y-TZP

Superfine Y-TZP powders of high purity were prepared by using clean-room facilities. The effects of several kinds of minute or small amounts of additives on the densification and microstructural development of the Y-TZP powder were investigated. It was found that ≤1 wt% ferric or calcium oxides did not affect the densification of the Y-TZP powder compacts, while the addition of sodium oxides retarded the densification and that of copper oxide accelerated it, and these effects are most obvious at an additive level of 1 wt%. The retardation of the densification by sodium oxide was found to result from the agglomeration effect of the powder, and the formation of the eutectic liquid phase between zirconia and copper oxides promoted the densification and grain growth during sintering of copper oxide-doped powder. In addition, sodium and copper oxides both destabilize the tetragonal Y-TZP and lead to the formation of monoclinic phase. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的液相烧结及显微结构

通过在Y-TZP／Al2O3复相陶瓷材料中加入一定的添加剂，可以使其在较低的温度下进行液相烧结，使材料的烧结温度大幅度降低．由于液相的存在，氧化锆晶粒较细，而氧化铝晶粒可以借助液相发育成长柱状，这种形状的晶粒有利于陶瓷材料的力学性能，复相材料仍然保持较高的强度和断裂韧性．     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

Yb2O3对Y—TZP陶瓷材料的显微结构和力学性能的影响

采用Ｙｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３复合稳定剂，制得了高强度、高韧性的四方相氧化锆陶瓷材料，用ＸＲＤ研究了材料的相组成及断裂相变量；用ＳＥＭ观察了材料的显微结构，分析了力学性能与断裂相变量及显微结构的关系，发现在Ｙ－ＴＺＰ材料中掺入－３ｍｏｌ％Ｙｂ２Ｏ３，可使在保持原有抗弯强度的同时，一定程度地改善断裂韧性，实验结果表明，如果用Ｙｂ２Ｏ３来提高Ｙ－ＴＺＰ的时效性能及耐热冲击性，不会影响Ｙ－ＴＺＰ原有的优良力学     

Microstructure and mechanical properties of 3Y-TZP/Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> composites fabricated by liquid phase sintering

3Y-TZP/Al₂O₃ composites were pressureless sintered with the addition of TiO₂-MnO₂ and CaO-Al₂O₃-SiO₂ glass. The densification, microstructure and mechanical properties of the composites were investigated. It was found that the composites could be densified at a temperature as low as 1400^C by liquid phase sintering. The majority of the grain sizes for both Al₂O₃ and ZrO₂ were below 1 m because of the lower sintering temperature. A bending strength of 934 ± 28 MPa and fracture toughness of 7.82 ± 0.19 MPam^1/2 were obtained for 3Y-TZP/Al₂O₃ (20 vol%) composite. Transformation toughening is considered the responsible toughening mechanism.     

Effect of additive content on transient liquid phase sintering in SiC nanopowder infiltrated SiCf/SiC composites

SiC nanopowder infiltrated SiC_f/SiC composites with a high fiber volume fraction above 50 vol.% were prepared at a relatively low fabrication temperature of 1800 °C by transient liquid phase sintering using Al₂O₃-Y₂O₃-SiO₂ additives. The effects of additive content with 6-18 wt.% were investigated, based on densification, microstructure, mechanical properties and fracture behaviors of the composites. The results showed that the densification and mechanical properties of the composites were greatly improved with the additive content. Microstructural observation indicated that the infiltration of SiC nanopowder inside fiber-bundles were enchanced with the increase of additive content due to the effectively widen space by the reaction between pyrocarbon (PyC) interface and the additives especially with the addition of SiO₂. It proven that the enchanced matrix-PyC interface bonding by the high densification inside fiber-bundles played a key role in the improved mechanical properties and fracture behaviors of the composites.