以MgSiN_2作烧结助剂制备高热导β-Si_3N_4陶瓷

以MgSiN2为烧结助剂,采用热压烧结法在1750～1900℃制备了高热导β-Si3N4陶瓷,研究了烧结助剂成分、保温时间、烧结温度和添加晶种对热导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱仪和光热偏转热导测试仪对样品进行了分析和表征。结果表明:通过延长保温时间、提高烧结温度和添加一定量的β-Si3N4晶种3种途径可有效提高β-Si3N4陶瓷的热导率。添加1%(质量分数)β-Si3N4棒状颗粒作为晶种,1900℃烧结4h制备的β-Si3N4陶瓷的热导率最高,达158W/(m·K)。     

Y_2O_3-Al_2O_3-Si_3N_4系统中Y_2O_3的含量对无压烧结Si_3N_4显微结构及性能的影响

研究了以 Y_2O_3—Al_2O_3复合氧化物为添加剂,不同 Y_2O_3含量对无压烧结 Si_3N_4性能的影响(体积密度、烧成收缩、失重、抗折强度等).材料的抗氧化性试验表明,Y_2O_3含量高的氧化增重小;Al_2O_3含量增加,氧化增重也增加。用 X-射线衍射、扫描电镜、电子探针等检验了制品的显微结构,结果表明,Al_2O_3进入了β-Si_3N_4晶格,形成了β′-Si_3N_4固溶体,固溶量为总 Al 量70%左右,与 Y_2O_3含量多少无关。Y_2O_3即使加入量达到12%,也不存在游离 Y_2O_3或形成氧氮化硅钇化合物.     

添加Al_2O_3-Y_2O_3烧结助剂的无压烧结Si_3N_4的研究

本文研究了 1740～1780℃范围内以Al_2O_3-Y_2O_3 为烧结助剂的 Si_3N_4 的无压烧结性能。结果表明:加少量Al_2O_3-Y_2O_3的Si_3N_4,即使含量<6.5％,只要工艺措施适当,也可获得高密度(相对密度达96～99％)的氮陶瓷,强度为500～600MN/m~2(部分达到700MN/m~2)。 试验表明,使用粒度细,α相含量高的Si_3N_4 原料,采用Si_3N_4 BN MgO 的埋粉,以及保温时间适当,是促进烧结的有效措施。研究指出:添加少量Al_2O_3-Y_2O_3 外加剂的 Si_3N_4 是以液相烧结为主。 用X射线衍射,扫描电镜和电子探针等检验了Si_3N_4的显微结构,表明 Al_2O_3已进入β-Si_3N_4 晶格,形成β’-Si_3N_4固溶体,晶格参数随 Al_2O_3 加入量增加而增大。     

β-Si_3N_4陶瓷复合材料烧结影响因素的分析

由前期研究可知,Si_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3-Al体系在B氧分压条件烧成,即氧分压为0.002MPa时,试样烧结良好。笔者就该体系中影响烧结的主要因素进行研究,探讨了氧化铝的加入量、氧化钇加入量、纳米氧化铝及其加入量、金属Al粉的加入量以及烧结温度等因素对材料烧结性能和显微结构的影响。试验结果表明:烧结温度越高,试样的性能越好。当烧结温度为1650℃,体积密度为3.14g/cm~3,显气孔率为0.7%,常温耐压强度为470MPa时,试样实现了致密烧结。     

淀粉燃料对多孔Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)陶瓷性能的影响

为了提高多孔Al2O3-ZrO2(Y2O3)陶瓷的强度,以尿素和淀粉为燃料,用低温燃烧法合成活性较高的Al2O3-ZrO2(Y2O3)复合粉体,并用此粉体制备了多孔Al2O3-Zr O2(Y2O3)陶瓷,研究燃烧前驱体中淀粉的外加量(质量分数分别为0、15%、25%、35%、45%、55%)对多孔陶瓷显气孔率、抗折强度和显微结构的影响。结果表明:与尿素为燃料相比,以尿素和淀粉为燃料能提高复合粉体的烧结活性,有效改善多孔陶瓷的显微结构,提高多孔陶瓷的抗折强度。     

MgO助剂对Al_2O_3陶瓷烧结的增强机制研究

通过添加一定比例的MgO作为烧结助剂,研究常压条件下MgO对Al_2O_3晶粒烧结过程的变化情况。本研究工作主要通过两组MgO比例及关键温度点的时间控制实验,来考察Al_2O_3晶粒的烧结状况。对样品进行了体积密度、硬度、表面形貌和晶体结构测试。实验表明,0.8wt%MgO助剂和关键点温度的保持,使MgO助剂烧结生成物MgAlO_4在起到钉扎作用的同时,可以填充Al_2O_3晶粒形成的空隙,MgAlO_4小晶粒的钉扎和填充,共同成为Al_2O_3陶瓷的增强机制。     

ZrO_2增韧Al_2O_3－硼化物陶瓷性能研究

本文对原料配方研制的ＺｒＯ_２增韧Ａｌ_２Ｏ_３－硼化物陶瓷进行性能测试，并进行分析研究，得出了该陶瓷所具有的性能结论。     

烧结助剂对自增韧Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了烧结助剂质量分数及比例对热压自增韧Si3N4 陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明 :材料室温抗弯强度和断裂韧性均在烧结助剂的质量分数为 15 %时达到峰值 ,其中 5 %Y2 O3 10 %La2 O3 85 %Si3N4 体系的抗弯强度达 911.3MPa,断裂韧性达10 .0 2MPa·m1 /2 。同时 ,分析了材料显微结构与力学性能的关系 ,发现自增韧Si3N4 陶瓷中 β-Si3N4 柱状晶直径的双峰分布特征对材料力学性能的提高起着很重要的作用     

添加Al_2O_3对ZrO_2(Y_2O_3)粉末性能的影响

采用化学共沉淀法制备了ZrO_2(Y_2O_3)和ZrO_2(Y_2O_3)/Al_2O_3超细粉末,研究了添加Al_2O_3对粉末性能的影响.添加Al_2O_3.提高了t—ZrO_2的结晶化温度,抑制了ZrO_2晶粒生长.使ZrO_2粒子得以细化.添加Al_2O_3.还提高了介稳t—ZrO_2的稳定性,有效抑制了t—ZrO_2→m-ZrO_2相变.Al_2O_3添加量超过20wt%时.粉末烧结活性降低,烧结温度提高.     

Sm_2O_3烧结助剂反应烧结制备β-SiAlON陶瓷

由于良好的高温强度、抗氧化性、抗腐蚀性能和耐磨性能,β-SiAlOH陶瓷具有高温结构材料的潜在用途,传统的β-SiAlON的制备主要以昂贵的Si3N4为原料,高成本限制了其在工业中的广泛应用。本研究使用廉价的Si粉和Al2O3粉作为原料,通过反应烧结法和后续的高温烧结结合,制备β-SiAlON陶瓷,Sm2O3作为烧结助剂。经过1600℃高温烧结后即可获得了致密的β-SiAlON基体。β-SiAlON的晶粒形貌受烧结剂种类的影响很大,尽管没有添加烧结助剂的试样依然可以获得β-SiAlON相,但是,晶粒形貌为等轴状,且基体多孔。经过Y2O3和Sm2O3分别作为烧结助剂烧结过的β-SiAlON基体致密,晶粒形貌均为高长径比的柱状晶,使用了Sm2O3烧结助剂的β-SiAlON陶瓷,晶粒的长径比高于Y2O3烧结助剂的长径比,这种晶粒形貌有利于陶瓷力学性能的提升。     

Y_2O_3添加方式对Al_2O_3陶瓷烧结过程中的物相变化影响

采用非均匀沉淀法和机械球磨法2种方法添加Y2O3获得Al2O3陶瓷,通过研究烧结过程中Al2O3陶瓷的物相变化,对比了2种添加方法的优劣。结果表明:对于非均匀沉淀法制备的Al2O3复合粉体来说,烧结过程中开始生成钇铝石榴石(YAG)相的温度约为1 400℃,低于机械球磨法添加Y2O3烧结过程中YAG的生成温度;YAG的生成量大于机械球磨法;加入较少量的Y2O3(0.05%,质量分数)即可检测到Y3+在Al2O3晶格中的固溶态。扫描电子显微镜照片和面扫结果显示烧结过程中生成的YAG位于Al2O3晶界处。     

Al_2TiO_5-Si_3N_4复合材料制备工艺研究

以Al2TiO5粉(自制)和α-Si3N4粉为原料,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料.研究了Si3N4加入量(质量分数,分别为0、5%、10%、15%、20%和25%)、烧成气氛(氮气气氛和空气气氛)、烧成温度(1 450、1 500、1 550℃)、保温时间(2、3、4 h)对Al2TiO5-Si3N4复合材料性能的影响.研究结果表明,制备Al2TiO5-Si3N4复合材料较佳的工艺条件为:加入15%的α-Si3N4粉,在氮气气氛中于1 550℃保温2 h烧成.     

自增韧Si_3N_4陶瓷的制备与性能研究

本文对自增韧Si3N4陶瓷材料进行了研究。采用SHS合成的α-Si3N4为原料,添加复合稀土氧化物Y2O3、Al2O3,采用热压烧结制备自增韧氮化硅,热压温度为:1800℃;压力为:30MPa。研究了不同的稀土、添加剂对氮化硅自增韧效果的影响。测试了样品体积密度、抗弯强度和断裂韧性。采用SEM和XRD分析了样品的显微结构和物相组成。实验结果表明,样品的最优配比为:70%α-Si3N4,22%TiC,6%Y2O3,2%Al2O3;样品的相对密度为99.82%,抗弯强度为788.04MPa;断裂韧性为12.45MPa.m1/2。其主晶相为β-Si3N4,有较明显的长柱状晶体。     

Al_2O_3-Si_3N_4-SiC复合材料的抗高炉渣和碱蒸气侵蚀性能

以棕刚玉、氮化硅和碳化硅为原料在空气气氛下制备试样。采用静态坩埚法测试试样的抗渣和抗碱侵蚀性能。采用XRD、SEM和EDS等检测方法,研究了高炉渣和碱蒸气对试样的侵蚀机制。结果表明:(1)A l2O3-Si3N4-SiC复合材料的抗炉渣侵蚀性较好,抗碱侵蚀性较差。渣侵蚀主要是由于基质中的A l2O3与渣中的SiO2、CaO反应生成低熔点玻璃相,导致渣在试样内部渗透并反应;刚玉颗粒与渣中的MgO反应生成镁铝尖晶石,并伴随有体积膨胀,使其表层结构疏松。(2)碱蒸气侵蚀主要是K(g)在试样内扩散得比较深,并与基质中的A l2O3反应生成钾长石类矿物晶体;而刚玉颗粒与K(g)反应,导致刚玉颗粒内部产生大量裂缝,K(g)沿裂缝进入并与刚玉反应生成β-A l2O3,使刚玉颗粒表面剥落,露出新的表面与K(g)反应,最终导致刚玉颗粒的熔蚀。但复合材料中SiC质量分数大于10%时,能有效抵制K(g)的侵蚀。     

GPSZrO_2-Si_3N_4复合材料性能的研究

本文研究了ＧＰＳＺｒＯ２－Ｓｉ３Ｎ４复合材料的烧结性能、相组成、显微结构和力学性能。ＺｒＯ２－Ｓｉ３Ｎ４复合材料在１７７０～１８００℃,氮气压力分别为１ＭＰａ,２ＭＰａ,３ＭＰａ下烧成,获得相对密度＞９５％烧结体。实验结果表明：少量的工业ＺｒＯ２对氮化硅有助烧作用,增大氮气压力有利于改善氮化硅陶瓷材料的烧结性能和力学性能;ＺｒＯ２可提高氮化硅基体的断裂韧性,在３ＭＰａ下烧成条件下,添加１５％ＺｒＯ２的Ｓｉ３Ｎ４复合材料断裂韧性可达８．０８ＭＰａ．ｍ１／２,与基体相比提高２１．５％,第二相粒子增韧和微裂纹增韧为主要增韧机理。     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

95Al_2O_3陶瓷球磨时间与烧结性能研究

通过延长球磨时间 ,对 2 μm左右的微粉制备的 95Al2 O3 陶瓷的生坯密度、颗粒分布及材料的体积密度之间的关系 ,进行了分析讨论。指出微粉 95Al2 O3 材料的低密度值 ,与粉体堆积密度低直接相关     

烧结助剂Al_2O_3添加量对多孔氮化硅陶瓷特性的影响

采用稻壳和MgO-Al_2O_3-NaF复合烧结助剂成功制备出多孔氮化硅陶瓷。探索了烧结助剂Al_2O_3的添加量对试样线收缩率、显气孔率和强度的影响。结果表明,试样的线收缩率随烧结助剂Al_2O_3掺量的增加逐渐增大,显气孔率逐渐降低,抗弯强度提高。     

复合化学镀(Ni-Sn-P)-Si_3N_4镀层及其性能研究

采用化学沉积的方法,在Ni-Sn-P合金基质上复合Si,N4粒子,获得(Ni-Sn-P)-Si3N4复合镀层.研究了镀液pH、温度、Si3N4微粒加入量以及搅拌速度等工艺条件对镀速的影响.对复合镀层表面形貌和结构进行了分析.测试了镀层的性能,发现随着镀层中Si3N4质量分数的增加,镀层的性能均按照一定的规律发生变化.当Si3N4的质量分数为最大值24.0%时,镀层硬度最高,耐磨性能最好.     

添加Si_3N_4对Al_2O_3-ZrO_2-C滑板性能的影响

通过在Al2O3-ZrO2-C滑板材料中引入Si3N4细粉(≤0.043 mm),研究了Si3N4加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%)对滑板材料性能的影响,并对比研究了1 300℃6 h氮化烧成和1 450℃6 h埋炭烧成后试样的性能。结果表明:在不同烧成条件下,Si3N4的加入均改善了材料的性能,随着Si3N4加入量的增加,材料的显气孔率逐渐下降,体积密度、常温强度、高温抗折强度逐渐增大;Si3N4的加入,一定程度上改善了材料的抗氧化性;埋炭烧成滑板性能优于氮化烧成滑板,因为埋炭烧成过程中部分Si3N4反应生成了O’-SiAlON相。