超重力下燃烧合成大体积凝固态Al2O3/ZrO2（4Y）研究

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)混合粉末,以超重力下燃烧合成方式,制备出Al2O3/ZrO2(4Y)自生复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷微观结构、生长机理与力学性能.XRD、SEM与EDS结果显示,Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷基体为亚微米t-ZrO2纤维成三角对称分布其上、取向各异的棒状共晶团,而Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷则以分布均匀的微米级t-ZrO2球晶为基体.Al2O3/32%ZrO2(4Y)复合陶瓷的强化归因于小尺寸共晶团边界及残余压应力增韧、相变增韧机制引发的高断裂韧性所致;同时,细小t-ZrO2球晶所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所引发的高断裂韧性也使Al2O3/37%ZrO2(4Y)复合陶瓷得以强化.     

超重力下燃烧合成TiB_2-TiC共晶复合陶瓷

采用超重力下燃烧合成技术,制备出TiB2-TiC共晶复合陶瓷。XRD、SEM与EDS结果表明,复合陶瓷主要由大量细小的TiB2片晶均匀分布于TiC基体上的共晶组织构成,而富钛ε碳化物(Ti,Cr)C1-x则断续分布于TiC基体间,同时在基体中还孤立分布着少量的、形态不规则的α-Al2O3晶粒或Al2O3-ZrO2共晶团组织。高温化学反应使所有产物均呈液态,且超重力的引入诱发熔体内部Stocks流,从而获得液态Ti-Cr-C-B与液态氧化物的分层熔体,液态Ti-Cr-C-B在远离平衡态下发生共晶反应生成TiB2-TiC共晶复合陶瓷。性能测试表明,随着B4C+Ti+C在燃烧体系中质量分数增加,TiB2-TiC共晶复合陶瓷相对密度和断裂韧性变化不大,分别为97%~99%与6.5~7.1 MPa.m1/2,而维氏硬度与弯曲强度则逐渐增加,最高可达28.6 GPa与615 MPa。     

激光区熔定向凝固Al2O3/Y3Al5O12 (YAG)共晶的组织与断裂韧性

采用激光区熔高温度梯度快速定向凝固技术从熔体中直接制备Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,以研究其在超高温度梯度(1.0×106 K/m)下的快速凝固组织特征及与激光工艺参数的关系,并对其力学性质进行分析.研究结果表明:凝固组织强烈地受激光扫描速度与功率密度的影响,当二者匹配时,Al2O3相和Y3Al5O12(YAG)相呈现均匀一致,连续分布的层状耦合共晶结构,共晶间距细小(1～2 μm),且随扫描速度的增大逐渐减小;所制备的Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶陶瓷硬度高达19.5 GPa,断裂韧性达到3.6 MPa·m1/2.     

超重力辅助燃烧合成Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃/Y3Al5O12陶瓷梯度复合材料

以超重力场辅助燃烧合成技术制备了呈梯度分布的Y2O3-Al2O3-SiO2透明玻璃/Y3Al5O12陶瓷梯度复合材料.结果表明,梯度布置两种组分的原料既可防止下层熔体的喷溅,又能提高上层玻璃的透过率.该梯度材料沿超重力方向依次为YAS透明玻璃层、YAS-YAG玻璃陶瓷层和YAG陶瓷层.     

燃烧合成AlN/ Y2O3陶瓷及致密化机理分析

采用ＳＨＳ工艺,在１００ＭＰａ的高压氮气下,制备了具有较高致密度的ＡｌＮ／Ｙ２Ｏ３陶瓷,结果显示,Ａｌ－Ｎ２－Ｙ２Ｏ３体系的ＳＨＳ过程中,当反应温度升至１７６０Ｃ时,Ｙ２Ｏ３与Ａｌ２Ｏ３形成共晶液相Ｙ３ＡＩ３Ｏ１２,发生液相烧结。随着Ｙ２Ｏ３含量的增加,上烧结作用增强２,产物致密度显著提高,抗弯强度及断裂韧性。Ａｌ－Ｎ２－Ｙ２Ｏ３主要发生在燃烧波蔓延方向,具有明显的方向性。     

SHS纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷断裂力学研究

通过对纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受晶内型纳米相微观结构所控制,分布于纳米组织Al2O3-ZrO2共晶复相陶瓷中的ZrO2纳米相的结构、含量与分布及ZrO2纳米相与基体相之间的残余应力场决定着该复相陶瓷的断裂力学.     

EDTA凝胶法制备Y2O3-ZrO2纳米粉

用乙二胺四乙酸 (EDTA)强的螯合作用 ,制得钇、锆稳定的配位化合物 ,经干燥 ,煅烧研磨后得到Y2 O3-ZrO2 纳米粉。本文研究了母液浓度 (C) ,络合比 (r) ,所处介质溶液的 pH值及煅烧温度 (T)和煅烧时间 (t)对Y2 O3-ZrO2 纳米粉的粒度和结构的影响。pH =5 ,r =2 ,T=60 0℃煅烧条件下制得的Y2 O3-ZrO2 纳米粉粉末粒径约为 10～ 2 0nm     

超重力下燃烧合成TiC-(Ti,W)C基细晶陶瓷研究

采用超重力下自挤压辅助燃烧合成技术,以快速凝固方式制备出TiC-( Ti,W)C基细晶陶瓷.XRD,FESEM与EDS结果表明,TiC基复合陶瓷基体主要由球状的TiC细晶构成,同时在TiC-(Ti,W)C基体间还分布着少量的TiB2片晶、(Cr,W,Ti)3B2及Al2O3残余夹杂物.由于超重力的引入,促使液态产物分层,且因处于底部的Ti-W-Cr-C-B液相中Ti、C原子浓度高,使得TiC率先形核并快速生长,从而促进(Ti,W)C生长发育,最终生成TiC-(Ti,W)C基陶瓷.性能测试表明陶瓷相对密度与硬度分别为99.3％与22.5±1.5 GPa,并且因缺少有效的增韧机制,陶瓷断裂韧性较低,但是该陶瓷因内部缺陷尺寸小仍具有较高的弯曲强度.     

纳米/微米结构Al2O3-ZrO2复相陶瓷韧化力学

通过对纳米/微米结构A12O3-ZrO2共晶复相陶瓷的Vickers压痕测试、SEM观察与XRD分析,发现该陶瓷裂纹属于中位裂纹系统,诱发该复相陶瓷中位裂纹扩展的压痕压制载荷临界值为30 kg,复相陶瓷的裂纹扩展主要受纳米/微米相晶内型结构所控制,纳米/微米相增韧机制决定着该陶瓷的韧化力学.     

燃烧合成法中诸因素对纳米晶Y2O3晶粒尺寸的影响

本文采用燃烧合成法和均相沉淀法制备了不同粒径的纳米晶Y2O3(Y2O3:Eu3 ),着重研究了燃烧合成法中各种因素(甘氨酸的用量、前驱体中的含水量、炉温等)对纳米晶Y2O3晶粒尺寸的影响.结果发现,波数位于563cm-1的Y(Eu)-O键的吸收峰校正高度和面积对于纳米尺寸的粉体材料随着颗粒的减小而减小;而对于同样材质的微米材料却相反.其原因是颗粒尺寸达到纳米量级时,表面缺陷增多,出现悬空键,使Y(Eu)-O键振动态的数目减少而致.     

燃烧合成Co（Ti）-Al2O3金属陶瓷的组织与性能

利用低放热Al-TiO2反应体系部分取代高放热Al-CoO反应体系,并加入适量的稀释剂Al2O3吸收反应热量,通过热爆燃烧合成结合致密化工艺制备了铁磁性Co(Ti)-Al2O3金属陶瓷。研究表明,Co(Ti)-Al2O3金属陶瓷中随着Al-TiO2体系的增加,燃烧反应温度降低,金属相尺寸减小,分布更均匀,同时在金属相与基体之间形成过渡区域,提高了界面结合。Co(Ti)-Al2O3复合材料的饱和磁化强度随着金属Co含量增加而增加,最高可达到37.2849Am2/kg,而矫顽力在3997.6～5615.4A/m范围内变化,介于软磁体和硬磁体之间。     

Processing and Properties of Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC Nanocomposites

本文研究了非均相沉淀法制备 Al     

光悬浮区熔定向凝固Al2O3/Er3Al5O12和Al2O3/Yb3Al5O12共晶陶瓷的制备与性能研究

本研究探索了光悬浮区熔法制备Al₂O₃/Er₃Al₅O₁₂(ErAG)和Al₂O₃/Yb₃Al₅O₁₂(YbAG) 定向凝固共晶陶瓷。在10 mm/h的抽拉速率下成功获得了凝固组织均匀、内部无裂纹或孔洞的高质量共晶陶瓷。通过高分辨三维X射线衍射仪研究了Al₂O₃和RE₃Al₅O₁₂在三维空间的分布与组织结构; 利用电子背散射衍射技术分析了定向凝固末期Al₂O₃和RE₃Al₅O₁₂两相的晶体学择优取向和相界面关系。力学性能表征结果显示, Al₂O₃/ErAG和Al₂O₃/YbAG具有优异的力学性能, 二者的维氏硬度分别为(13.5±0.4)和(12.8±0.1) GPa;断裂韧性分别为(3.0±0.2)和(3.2±0.1) MPa·m^1/2。     

Microstructure and Mechanical Properties of ZrO2(2Y)-Toughened Al2O3 Ceramics Fabricated by Spark Plasma Sintering

Spark plasma sintering (SPS) has been performed for 5 min at 1500°C and 30 MPa using submicrometer-sized Al₂O₃/ZrO₂(2Y) composite powders in the Al₂O₃-rich region. Dense ZrO₂-toughened Al₂O₃ (ZTA) ceramics show excellent mechanical strength; the strength of 1620 MPa is achieved in the ZTA with 50 mol% ZrO₂. The grain size of Al₂O₃ in ZTA decreases from 1.5 to 0.6 m with increased ZrO₂ content. Almost all the ZrO₂ grains (0.3 m) are located in the boundaries of the Al₂O₃ grains. Mechanical properties are discussed, with an emphasis on the relation between t-/m-ZrO₂ ratios and microstructures of ZTA.     

Eutectic solidification in the system Al2O3/Y3Al5O12

The eutectic solidification in the system Al₂O₃/Y₂Al₅O₁₂ has been investigated. A Bridgman-type crystal-growing furnace was used in this investigation. A temperature gradient of 190° C/cm and growth rates which were varied between 2 and 12 cm/h were employed in the directional solidification studies. Three types of microstructure were observed depending upon the composition and the growth rate. At a growth rate of 4 cm/h and at compositions removed from the eutectic composition, a mixture of primary phase and fine eutectic dispersion was found. At growth rates between 2 and 12 cm/h at the eutectic composition, a colony type microstructure was most commonly observed. At growth rates above 4 cm/h at the eutectic composition, regions in the solidified ingot were found to have a highly oriented eutectic microstructure consisting of both rods and platelets. These eutectic microstructures indicate that coupled growth can occur in this system. The method of Sunquist and Mondolfo [15] was used to determine whether Y₃Al₅O₁₂ was the first phase to nucleate at the eutectic.     

纳米(ZnO,Al2O3)复合掺杂对3Y2O3-ZrO2材料电性能的影响

以3Y2O3—ZrO2纳米粉和ZnO，A12O3纳米粉为原料，采用交流阻抗谱技术对掺少量ZnO和A12O3的3Y2O3—ZrO2烧结陶瓷进行电性能研究。研究表明：少量纳米ZnO掺杂降低了3Y2O3—ZrO2的电导率，但随着掺人量的增加，电导率开始回升。在ZnO掺杂样品中加入少量纳米A12O3进行复合第二相掺杂，结果提高了3Y2O3—ZrO2材料的电导率。同时少量A12O3的掺人降低了晶粒电导活化能，使得晶粒电导率增加。     

溶胶-凝胶Al2O3-ZrO2涂层与工程陶瓷的界面结构

采用无机盐先驱体,溶胶－凝胶工艺在氧化铝基工程陶瓷基体上成功制备了Ａｌ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２徐层．扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射、二次离子质谱分析表明：涂层完整,晶粒均匀,主要成份为α－Ａｌ_２Ｏ_３和ｔ－ＺｒＯ_２;徐层与基体结合紧密,两者存在着明显的元素扩散．