Al2TiO5／ZrO2纳米复相陶瓷的制备及性能研究

以氧氯化锆((ZrOCl2·8H2O)、硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)为初始原料,以氨水为沉淀剂,将液相共沉淀法得到的Al2TiO5/ZrO2纳米复合粉体前驱体,经1000℃焙烧2h,制备了ZrO2含量(w)为2%、5%、8%的Al2TiO5/ZrO2纳米复合粉体;复合粉体经造粒后以100Mpa压力成型试样,试样尺寸为53mm×10mm×10mm,经1350、1400、1450、1500℃2h制备了Al2TiO5/ZrO2(缩写AT/Z)纳米复相陶瓷试样。研究了ZrO2含量、烧结温度对试样的烧结性能、热膨胀性能、抗热震性能的影响,并借助XRD、SEM分析了试样的物相组成、显微结构。结果表明:随着ZrO2含量的增加和烧结温度的提高,试样的显气孔率减小,抗弯强度增大。烧结温度为1500℃、ZrO2含量(w)为5%的ATZ-54试样,抗弯强度最大,为103.2MPa;在1250℃的热膨胀率仅为0.08%,其热膨胀系数α约为0.65×10-6℃-1;AT/Z纳米复相陶瓷试样具有细晶镶嵌结构;从室温到1100℃急冷急热冲击31次后,试样表面仍保持完整,抗热震性能明显高于其他...     

氧化镁基MgAl_2O_4复相陶瓷的制备与性能

研究了Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷的组分变化及添加剂对烧结性能、力学性能以及热性能的影响。结果表明:当Al2O3含量为20%时,Mg O-Mg Al2O4复相陶瓷与固体氧化物燃料电池阳极支撑材料Ni O/YSZ的热膨胀系数一致;复合添加剂Ca O/Si O2可提高材料的烧结性能、力学性能以及热性能,但其添加量对各性能的影响有所不同:当Ca O/Si O2含量为2%时,气孔率最低,抗弯强度最高;当Ca O/Si O2含量为8%时,抗热震指数达到最高值;添加剂的含量对材料的热膨胀系数没有明显影响。选取Al2O3含量为20%、Ca O/Si O2添加量为6%的复相陶瓷与Ni O/YSZ粘接成实验组合构件,该组合件经600℃热震温差20次空冷循环,结合状态和强度无明显变化。     

添加ZrSiO4制备Al2O3/ZrO2/莫来石复相陶瓷的组织及力学性能研究

将一定质量的硅酸锆和氧化钇加入无水乙醇湿法研磨、干燥后,加入Al2 O3陶瓷粉料中,1550℃常压烧结,保温3h,制得陶瓷.研究所制备陶瓷的微观组织及其力学性能.结果表明:添加ZrSiQ之后,陶瓷中生成了t-ZrO2,ZrO2相变时的体积效应弥补了部分气孔,使复相陶瓷气孔减少,致密度提高;界面生成的ZrO2改变了材料的断裂方式,使材料的抗弯强度、断裂韧性、抗热震性能都得到明显的改善.     

注凝成型工艺制备Al_2O_3-ZrO_2(3Y)-SiC复相陶瓷及其性能

研究了用注凝成型工艺制备用于太阳能热发电Al2O3-ZrO2(3Y,3%Y2O3,摩尔分数)-SiC(AZS)复相陶瓷。以SiC、纳米ZrO2和Al2O3粉体为原料,加入凝胶有机单体(丙烯酰胺)、交联有机单体(N-N亚甲基双丙烯酰胺)、凝胶引发剂(过硫酸铵)、凝胶催化剂(N-N-N′四甲基乙二胺)、分散剂(柠檬酸胺),制备了固相质量含量高达85%,黏度为52.5mPa·s的A12O3基陶瓷悬浮体,经注凝成型,1480℃烧结样品。检测了料浆及烧结样品的相关理化性能及显微结构。结果表明,悬浮体固化后颗粒仍保持原有的位置,坯体结构均匀;坯体经1480℃烧结,样品吸水率为0.98%,气孔率为1.02%,体积密度为3.843g/cm3,抗弯强度达183.3MPa,经7次抗热震(在空气中急冷,温差为975℃)实验后,样品抗弯强度为150.1MPa。抗热震实验后,抗弯强度下降18.1%,满足太阳能热发电输热管道的要求。     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.     

纳米莫来石的制备及其对氧化铝陶瓷性能的影响

以硝酸铝和硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成了纳米莫来石粉体,进而探讨了纳米莫来石对氧化铝陶瓷烧结性能、抗弯强度以及抗热震性能的影响.结果发现,在1100 ℃煅烧硝酸铝与硅溶胶先驱体时仅有少量Al2O3生成,当将煅烧温度升高到1200 ℃时,获得了单一的莫来石晶相,粉体的平均粒径在50～60 nm之间;在氧化铝中添加2wt%～10wt%的纳米莫来石,可以有效促进陶瓷体的致密烧结,并获得良好的抗弯强度与抗热震性能;纳米莫来石含量为5wt%的陶瓷,在1650 ℃烧结后的抗弯强度为247.49 MPa,经过1200 ℃热震后的抗弯强度为218.52 MPa;当纳米莫来石的添加量超过10wt%时,将降低陶瓷的饱和体积密度,并恶化陶瓷的抗弯强度与抗热震性能.     

Nb2O5掺杂ZnO超高致密度陶瓷靶材的制备

采用传统的固相烧结技术制备了Nb2 O5掺杂ZnO陶瓷靶材,研究了不同烧结温度、Nb2 O5掺杂量对NZO靶材的电学性能、相对密度、抗弯强度的影响.结果表明:当烧结温度1200℃,Nb2 O5的掺杂量为0.4wt%时,其综合性能最佳,此时靶材电阻率为0.189Ω·cm,相对密度为99.46%,抗弯强度141.74 MPa.     

金属铜颗粒对氧化铝陶瓷抗热震行为的影响

在陶瓷基体中加入一定量的金属颗粒可以改善陶瓷的力学性能,这已经成为陶瓷界的共识。本以单相氧化铝陶瓷为基准物,考察5％（体积比）金属铜颗粒的引入对氧化铝基陶瓷抗热震性能的影响。在1550℃时热压烧结的Al2O3-Cu复相陶瓷,同热压烧结的单相Al2O3陶瓷相比,前具有较大的抗弯强度、较高的断裂韧性和较好的抗热震性能。作对与抗热震性能有关的力及热学性能参数,如σr,E,KIC,λ等进行了讨论,并从显微结构上对上述现象作出了解释。     

ZrB2-ZrO2陶瓷的抗热震和抗氧化性能

通过沉淀法制备了纳米ZrO2包覆ZrB2颗粒的ZrB2--ZrO2复合粉体,采用放电等离子烧结技术,在30 MPa,1 900℃保温10 min烧结得到ZrB2-ZrO2复相陶瓷.研究了ZrO2含量对复相陶瓷抗热震和抗氧化性能的影响.将ZrB2-ZrO2复相陶瓷在1 000℃保温5 min,然后急冷进行循环热震评价,对其在1 200℃空气环境下进行抗氧化性能的评价.结果表明:随着ZrO2含量的增加,抗热震性能明显提高,抗氧化性能得到明显改善,氧化质量增加迅速下降.材料的氧化过程分为2个阶段:第一阶段形成氧化层,氧化质量增加明显;第二阶段由于氧化层的存在,氧化质量增加速率减缓.ZrB2-ZrO2复相陶瓷的表面氧化层较纯ZrB2陶瓷表面氧化层致密且结合强度大.     

ZrO2-莫来石复合耐火材料的反应烧结制备和抗热震性研究

从先进陶瓷精细的制备技术出发 ,以超细ZrSiO4和Al2 O3的反应烧结产物为结合相 ,以粗粒莫来石为骨料 ,制备出ZrO2 -莫来石复合耐火材料。研究了材料的制备工艺、显微结构和力学性能 ,重点探讨了材料的抗热震性。所得ZrO2 -莫来石复合耐火材料同时具有高的致密度 ( >90 % )和优良的抗热震性。     

掺杂La2O3对刚玉基复相陶瓷的烧结和力学性能的影响

刚玉基复相陶瓷材料具有高硬度、高强度及耐磨性等优异的力学性能,是结构陶瓷领域研究的热点之一,具有广阔的应用前景.以α-Al2O3、SiC和ZrO2为原料,掺杂少量稀土氧化物La2O3,采用无压埋烧工艺,制备了稀土掺杂刚玉基复相陶瓷.通过XRD、SEM等手段研究La2O3添加量对复相陶瓷微观结构和性能的影响.结果表明:掺杂La2O3可将复相陶瓷的烧结温度降低至1540℃,经1540℃烧结的掺杂复相陶瓷强度和硬度分别为183 MPa和18.46 GPa.La2O3位于晶界处抑制晶粒长大,促进晶粒细化,利于样品的致密化,同时其晶界强化作用有利于复相陶瓷强度的提高.     

太阳能热发电用氧化铝基复相陶瓷抗热震性及EPMA分析

为了提高Al2O3陶瓷的抗热震性及强度,在Al2O3基陶瓷中添加SiC、nano-ZrO2+SiC,利用无压烧结工艺,制备了用于太阳能热发电的Al2O3-SiC及Al2O3-ZrO2(3Y)-SiC复相陶瓷。材料的EPMA分析结果表明:样品中ZrO2颗粒在室温下为以亚稳四方相存在,在裂纹尖端应力场的作用下,ZrO2粒子发生四方相→单斜相的相变吸收能量,从而提高了材料强度及断裂韧性;原料中的部分SiC颗粒发生氧化反应,反应生成莫来石,针棒状莫来石形成桥连结构,阻止热震情况下产生的微裂纹发展成危险裂纹,从而提高材料抗热震性。SEM研究显示,SiC晶粒在外力作用下发生穿晶断裂、被拔出及桥结作用。     

Bi_2O_3掺杂对PBSZT压电-铁电陶瓷结构和特性的影响

采用扎膜工艺和固相反应法制备了Bi2O3掺杂的(Pb0.70Ba0.26Sr0.04)(Zr0.52Ti0.48)O3–xBi2O3(Bi–PBSZT,x=0,0.1%(质量分数,下同),0.3%,0.5%,0.8%,1.0%)压电–铁电陶瓷。通过扫描电镜和X射线衍射表征Bi–PBSZT陶瓷的结构和物相组成,并对其弯曲强度(σb)、相对介电常数(εr)和横向压电应变常数(d31)进行了检测和分析。结果表明:适量Bi2O3(x=0～0.3%)掺杂可使Bi–PBSZT陶瓷晶粒细化,致密度提高,σb增大;陶瓷的εr和d31下降。当Bi2O3掺杂量为0.3%时,Bi–PBSZT陶瓷的性能得到优化,σb为175.21MPa,εr为5520,d31为518×10–12m/V。     

Sintering behavior and thermal shock resistance of aluminum titanate (Al2TiO5)-toughened MgO-based ceramics

In order to improve the thermal shock resistance of MgO-based ceramics, aluminum titanate (Al₂TiO₅)-toughened MgO-based ceramics were successfully prepared by solid state sintering at 1450 °C and 1550 °C for 3 h starting from MgO and as-synthesized Al₂TiO₅ powders. The effects of various contents of Al₂TiO₅ second phase on the sintering behavior and thermal shock resistance of MgO-based ceramics were investigated. The sintering behavior of sintered samples was evaluated by comparing the relative density, apparent porosity, bending strength, phase composition as well as microstructure. The thermal shock resistance of sintered samples was characterized by using the residual bending strength after three thermal cycles and thermal expansion coefficient. The obtained samples with 10 wt% Al₂TiO₅, which were sintered at 1550 °C for 3 h, showed the highest relative density, lowest apparent porosity as well as optimum bending strength. In addition, the samples added 15 wt% Al₂TiO₅ at 1550 °C with a dwell time of 3 h were the highest residual bending strength and lowest thermal expansion coefficient. It revealed that the enhancement in thermal shock resistance was ascribed to the reduction of thermal expansion coefficient.     

Al2O3增强ZrO2陶瓷的制备及性能研究

本文采用热分解法制备Al2O3微粉、化学共沉淀法制备(Y,Ce)—ZrO2超细粉,通过适当工艺制备出ZrO2／Al2O3复合陶瓷。经研究发现,添加Al2O3,可抑制ZrO2晶粒的长大,提高基体的强度和韧性。当Al2O3含量达到30%(质量分数)时,复合陶瓷的抗弯强度为986MPa,断裂韧性为13.7MPa*m1／2。材料性能的提高可归结为Al2O3颗粒的弥散增韧和ZrO2陶瓷的相变增韧叠加作用的结果。     

钛酸铝陶瓷研究现状及其应用

钛酸铝（Al2TiO5）陶瓷具有低热膨胀、高熔点（1860℃）、优良的抗热震性等特点,被公认是制作低压铸造升液管、汽车发动机上排气阀、活塞头等对抗热震和隔热要求较高的组件最为理想的候选材料;然而其难以获得高强度产品及在一定温度范围内易分解的特点又限制了其应用。本文着重介绍了近年来材料工作者在粉料组成及粒度、添加剂、烧结温度等方面改善钛酸铝陶瓷材料性能所做的研究,并对钛酸铝材料的应用做了简要介绍。     

Thermal shock resistance of rare-earth doped in-situ SiAlON reinforced h-BN matrix ceramics under vacuum thermal cycling

In-situ SiAlON reinforced BN-matrix ceramics were prepared by hot pressing sintering, and the effects of different rare earth oxides on the thermal shock resistance of the materials were investigated. The effects of rare earth oxides on the phase composition, microstructure, bending strength, thermal properties and thermal shock resistance of the composites were studied. The results show that the phase composition and bending strength of ceramics with different rare earth oxides had no obvious change. However, the influence on the thermal expansion coefficient of the material was notable. The thermal expansion coefficient of the ceramics with CeO₂ increased by 24.6% compared with Sm₂O₃ in the test temperature range. After 50 cycles of thermal shock at Δt = 1150 °C, the residual strength of ceramics with CeO₂ was down to 157.1 MPa, decreased by 40.6% compared with the one tested in room temperature. And the Sm₂O₃-added ceramics reduced by 34.7%–167.1 MPa after thermal shock. The decrease of the residual strength of ceramics is mainly caused by the internal stress generated by the mismatch between the growth of quartz and SiAlON phase in the matrix and the thermal expansion coefficient of the matrix. However, no macro cracks were observed on the surface of the samples after thermal shock.     

AlON透明陶瓷的制备与性能

以碳热还原法制得的氮氧化铝(aluminum oxynitride,Al23O18N5,AlON)粉体为原料,Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结法在1850～1950℃和15～25MPa下制备了AlON透明陶瓷。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱仪分析了AlON陶瓷样品的相组成、显微形貌和红外透过率。结果表明:所制备的AlON透明陶瓷样品未发现杂质相,且晶界处未见明显的玻璃相,晶粒间为直接结合。AlON陶瓷样品的体积密度为3.69g/cm3,约为其理论体积密度的99.5%,弯曲强度为304MPa,断裂韧性为2.14MPa·m1/2;3mm厚透明陶瓷样品的红外透过率达81.3%。而气孔、晶界和第二相杂质等是影响AlON陶瓷透明度的主要因素。     

Low-Thermal-Expansion Polycrystalline Zirconyl Phosphate Ceramic: Solid-Solution and Microcracking-Related Properties

The effects of the addition of Ta205 or Nb205 on the sintering and refractory properties of 2ZrO₂·P₂O₅-based ceramics have been investigated. The solid solution with Nb₂O₅ has a lower average thermal expansion coefficient than the pure phase. The strength of the polycrystalline ceramic is reduced when the grain size exceeds the transition grain size for microcracking. The thermal expansion of the ceramic is abruptly lowered when the grain size exceeds a value which should be termed the "second transition grain size" for additional wider microcracking. SiO₂ was found most effective for inhibiting grain growth to prevent microcracking and for obtaining a strong ceramic.     

莫来石-钛酸铝陶瓷材料性能的研究

用预合成的钛酸铝制备了莫来石-钛酸铝(MT)陶瓷材料,研究了材料组成与其烧结性能、抗弯强度、热膨胀性能及抗热震性的关系。结果表明,随着钛酸铝含量的减少,MT陶瓷材料的抗弯强度提高,热膨胀系数增大,抗热震性降低,但在钛酸铝含量大于43％时,陶瓷材料的强度有所增加,仍保持较低的热膨胀系数,具有良好的抗热震性。