Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷放电等离子烧结的制备工艺

由于Na,K在高温下容易挥发,因而采用普通陶瓷烧结工艺难以得到致密的碱金属铌酸盐系陶瓷,只能通过热压烧结制备高密度的铌酸钾钠(NaNbO3-KNbO3)系无铅压电陶瓷.本研究采用放电等离子烧结(SparkPlasma Sintering,SPS)技术,通过配料、研磨混料、焙烧、SPS烧结、退火工艺后,制备出白色略带黄色的Na0.5K0.5NbO3压电陶瓷试样.在烧结过程中,没有观察到明显的碱挥发,试样密度随烧结温度的增加而增大,860℃以上温度烧结时,试样的密度达到4.22g/cm3(为理论密度的92%).采用分步极化方法对试样进行极化,即先在高温下用低电压极化,再在低温下用高电压极化,极化后样品的压电常数d33为37pC/N～49pC/N.     

SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能

以富硼碳化硼粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)制备致密碳化硼陶瓷体,研究了SPS工艺对碳化硼陶瓷结构和性能的影响.结果表明,SPS烧结工艺可以低温快速烧结得到致密度达到99.7%的碳化硼陶瓷体,烧结温度和烧结时间对碳化硼的致密度和晶粒尺寸都有影响.烧结过程中样品晶粒表面产生玻璃相,玻璃相的存在使碳化硼断裂机制由穿晶断裂过渡为沿晶断裂,有助于提高材料断裂强度和断裂韧性.SPS制备的致密碳化硅陶瓷材料具有良好的力学性能,其中致密度达到99.6%,抗弯强度达到550.1 MPa,硬度39.52 GPa.     

放电等离子烧结钛酸锶钡陶瓷的显微结构和介电性能

采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备了致密的钛酸锶钡(BSTO)陶瓷材料,分析了其致密化过程和烧结陶瓷试样的微观结构,测试了烧结体的介电和铁电性能.结果表明,SPS烧结技术不仅是一种有效的低温快烧技术,而且获得的BSTO烧结体具有独特的微观结构特征和优异的介电性能.     

Ag+掺杂Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷的无压烧结及性能研究

铅基压电陶瓷在制备、使用及废弃处理过程中都会造成环境污染,随着环保意识的增强,无铅压电陶瓷必将逐步替代铅基压电陶瓷.Na0.5K0.5NbO3是一种很有潜力的无铅压电陶瓷,掺杂各种元素提升Na0.5K0.5NbO3陶瓷的压电性能成为当今研究热点之一.本研究以Ag2O、Na2CO3、K2CO3、Nb2O5为原料,经750 ℃焙烧分别合成了Na0.5K0.5NbO3和AgNbO3粉料,再经配料、混料与成型,在1060 ℃埋粉烧结,制备出Ag+掺杂的Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷(xAgNbO3-(1-x)Na0.5K0.5NbO3,ANKN),并在较宽成分范围内(Ag+含量,x=0～50 at%)系统研究了Ag+掺杂对ANKN陶瓷性能的影响.XRD结果表明,ANKN陶瓷的主相为钙钛矿型结构,当x＞16 at%,开始出现K5.75Nb10.85O30杂相,随着Ag掺杂量的增加,杂相的衍射峰增强.电学性能测试结果表明,当x＜20 at%,随Ag掺杂量的增加ANKN陶瓷的压电常数、介电常数等略有升高;当x＞20 at%,ANKN陶瓷的各项性能均开始降低;Ag掺加量为x=16 at%时ANKN陶瓷性能最佳,压电常数d33达到110 pC/N,平面机电耦合系数kp为30%,相对介电常数εr为358,居里温度Tc为300 ℃.     

石墨烯/氧化铝复合材料制备方法的对比研究

分别利用等离子电火花烧结(SPS)和管式炉气氛烧结技术,制备了石墨烯/氧化铝复合材料。分析对比了两种方法下制备的烧结体的微观组织和力学性能。研究显示:石墨烯均匀地分散在烧结体中,结合超声和球磨的分散工艺能较好实现石墨烯在陶瓷颗粒中的分散。管式炉烧结和SPS都可以实现石墨烯/氧化铝复合材料的致密化,烧结体的相对密度均可达97%以上。且通过管式炉烧结制备的样品与SPS制备的样品具有相近的力学性能,其中韧性可达4MPa·m~(1/2)左右,硬度可达17 GPa以上。SPS可在短时和较低温度下完成石墨烯与陶瓷粉体的烧结,其烧结过程对管式炉的烧结工艺具有重要的指导意义,而管式炉烧结则有望实现高性能石墨烯/陶瓷生物医用复合材料的批量生产。     

放电等离子烧结制备钛酸锶钡陶瓷

以BaCO3,SrCO3,TiO2为原料,采用传统的固相反应方法制备BST粉体,采用传统烧结方法和放电等离子烧结(SPS)方法制备了钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)陶瓷.并对两种方法制备的钛酸锶钡陶瓷的做了比较.研究了SPS烧结对BST陶瓷的微观结构以及介电性能的影响.结果表明SPS方法使钛酸锶钡陶瓷的晶粒尺寸降低,介电常数降低,居里温度略有降低,由于SPS烧结速度快、时间短,烧结体内部微区成分起伏较高,立方-四方相变弥散性增加.     

高致密高导电氧化锡锑陶瓷的制备

以氧化锡锑(Sb掺杂含量为20at%)和SnO2纳米复合粉体为原料,采用放电等离子体烧结法(SPS)和退火工艺处理后制备了高致密高导电的氧化锡锑(ATO)陶瓷。研究了SPS烧结工艺和后期退火工艺对ATO陶瓷靶材结构与性能的影响。结果表明:采用SPS烧结技术,当升温速率为100℃/min、压力为40MPa时,在900～1000℃烧结并保温3min时可获得致密度大于94%的ATO陶瓷,但由于烧结环境处于缺氧条件导致其电阻率较高。而在空气气氛下经过800℃的后期退火处理后电阻率可低至6.28×10-3Ω·cm。     

自蔓延高温合成La0.67Sr0.33MnO3-δ粉体的烧结性能

利用自蔓延高温合成技术合成La1-xSrxMnO3-δ粉体,探讨了自蔓延合成工艺(SHS)对粉体结构、放电等离子体(SPS)烧结和普通烧结对La1-xSrxMnO3-δ粉体烧结性能和陶瓷显微结构的影响.XRD、SEM和密度测试结果表明,由SHS法合成的产物结构为单一的钙钛矿型结构;SPS烧结与传统的固相烧结法相比:SPS烧结大大降低了烧结温度,烧结后的晶粒大小基本均匀,烧结体致密度高.经过CMR效应的测量得出,采用SPS烧结的样品相对于普通烧结的样品,居里温度明显提高,同时,CMR效应有所增大.     

一种低温共烧压电陶瓷的制备

压电陶瓷多层膜的低温共烧特性及压电性能密切依赖于其成分。采用调节压电材料成分,以0．90Pb（zr048Ti0.52）03—0．05Pb（Mnl／3Sb2／3）03-0．05Pb（Zn1/3Nb2／3）03四元体系为研究对象,同时添加烧结助剂CuO来实现多层膜的低温烧结。对多层膜的流延、排胶、烧结、极化等工艺进行探索以优化工艺参数,最终获得850oC烧结温度下的高致密度多层压电陶瓷。压电性能的测试表明三层结构的压电多层膜陶瓷表观d33达873pC／N,远高于同成分单层陶瓷306pC／N的d33值。采用多普勒激光测振仪进行扫频实验,测定了多层陶瓷纵向振动速度的频谱,确定了基于该多层膜压电振子的最优谐振频率。     

Y2O3对SPS烧结纳米AlN粉末的影响

利用低温燃烧法合成出了平均粒度为100 nm的AlN粉末,将合成的粉末采用放电等离子(SPS)技术进行低温强化烧结,研究Y2O3对烧结过程以及烧结试样特性的影响.XRD进行物相分析,SEM观察断口形貌,排水法测烧结试样的密度,激光闪光法测烧结试样的热导率.实验表明采用低温燃烧法合成出的AlN粉末具有非常好的烧结性能,采用SPS烧结技术,40 MPa压力下,在1600℃保温4 min,就能得到非常致密的AlN陶瓷;Y2O3对纳米AlN粉末在SPS低温强化烧结过程仍有促进作用,使试样在更低的温度下烧结致密,并且晶粒更细小,从而热导率也较低;加入Y2O3的烧结试样晶界强度增加,断口中有较多的穿晶断裂形式,而不加入Y2O3的烧结试样主要以沿晶形式断裂.