CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数

研究了氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数随氧化锆含量、烧结温度、保温时间的变化规律,通过与该材料的力学性能比较,该变化规律不但反应了相分布特征,而且与力学性能的变化规律一致。提出了利用相分布的分形维数作为一个参量来定量分析相分布对力学性能的影响的可能性。     

添加ZrO2对Si3N4复合陶瓷材料力学性能的影响

通过无压烧结制备了ZrO2-Si3N4复合陶瓷材料,并以排水法、SEM和DDL100型万能拉伸机进行表征。研究了ZrO2含量对Si3N4陶瓷的致密度、显微结构和力学性能的影响。结果表明,随着ZrO2含量的增加,Si3N4陶瓷致密度增加;抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,当ZrO2含量达到10%时,Si3N4的抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为362MPa和7.0MPa.m1/2。ZrO2增韧Si3N4陶瓷的机制为应力诱导相变。     

Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2体系相稳定性研究

研究了Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料的相稳定性。采用X射线衍射来表征材料从200℃至1 500℃的相稳定性。结果表明:经200℃至1 500℃等温热处理后,Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料仍由单一的四方相组成,说明Yb2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料在低于1 500℃以下温度热处理具有良好的相稳定性。另外,该体系表现出与成分无关的高四方度,这可能是具有良好四方相相稳定性的原因。     

溶胶制备工艺对ZrO2-Y2O3涂层性能的影响

用无机金属盐水解及有机醇盐中间体合成两种不同的工艺路线制备了ZrO₂-Y₂O₃复合Sol(溶胶),对比了通过Dip-Coating的方法在GH220/MCrAlX基体上形成致密ZrO₂-Y₂O₃陶瓷涂层的能力,以及涂层在1000℃的静态抗氧化性能.结果表明,金属有机醇盐工艺制备的ZrO₂-Y₂O₃陶瓷涂层具有极其优越的高温静态抗氧化性能.无机金属盐水解所制备的ZrO₂-Y₂O₃涂层抗氧化能力明显低于金属有机醇盐工艺.可能的原因是残留在涂层内的微量酸根离子使氧化和腐蚀过程加剧.     

Ti-B-C体系复相陶瓷的制备及性能研究

以Ti、B和C粉末为原料,采用自蔓延高温合成工艺制备了不同组份的TiC-TiB2复相陶瓷.分析了不同TiB2含量材料的力学性能、断口形貌和裂纹扩展情况,研究表明:TiC-TiB2复相陶瓷比其单相陶瓷材料的断裂韧度有较大提高,当n(TiB2):n(TiC )= 56.4:43.6,该复相陶瓷的弯曲强度和断裂韧度达到最大值,且相对密度高达99.4%;长棒状TiB2颗粒能有效改善材料的断裂韧度和强度,其强化机理主要为裂纹偏转和拔出效应.     

闪烧致密Al2O3-ZrO2复相陶瓷的微观结构及力学性能

以α-Al₂O₃和氧化钇稳定氧化锆粉体为原料,无压烧结制备致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷,在临界电场下进行热处理后,对Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的微观结构和力学性能进行研究。结果表明：在900 V/cm的电场下,烧结致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的闪烧起始炉温为308℃。在炉温为1 200℃、电场为700 V/cm的条件下,闪烧致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷原位合成Al₂O₃-ZrO₂共晶结构。闪烧陶瓷主要分为复相区、过渡区和共晶区3个区域。复相区的微观结构与烧结陶瓷相似,形状不规则的Al₂O₃和ZrO₂相均匀分布;过渡区晶粒异常长大,粗大的Al...     

辊轧成型工艺制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷的性能及结构

采用辊轧工艺,制成了素坯密度较高的氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷,并对其性能和结构分别进行了研究。利用多种粒径的粉体混合、多种增韧方式来设计复相陶瓷的显微结构,得到了最佳配比和最佳烧结工艺条件下的ZrO₂/nmAl₂O₃/μmAl₂O₃复相陶瓷。此陶瓷在1550℃下烧结,得到优良的抗弯强度和断裂韧性。     

稀土氧化物复合ZrO2陶瓷的制备及应用研究进展

稀土氧化物可作为稳定剂、烧结助剂、掺杂改性剂加入到ZrO₂陶瓷材料中,能极大地提高和改善陶瓷材料的强度、韧性,降低其烧结温度,减少生产成本.文中简要综述了稀土氧化物ZrO₂陶瓷材料的制备及应用研究状况,包括Y₂O₃复合ZrO₂陶瓷粉体、富铈稀土氧化物复合ZrO₂陶瓷粉末、Nd₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料、Pr₂O₃\Pr₆O₁₁复合ZrO₂陶瓷、La₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Yb₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Sm₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料及氧化锆中掺杂多种稀土氧化物陶瓷粉体的制备和应用,分析讨论了一些需要解决的问题,并展望了稀土复合ZrO₂陶瓷制备技术及未来研究发展趋势.      

La2O3对ZrO2-Y2O3-Ta2O5陶瓷材料结构及性能的影响

采用固相合成法在氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)陶瓷材料的基础上引入氧化物Ta2O5以及稀土氧化物La2O3取代部分Y2O3,获得一种新型的La2O3-ZrO2-Y2O3-Ta2O5陶瓷材料。分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和STA-449C热膨胀仪对材料的物相组成、微观结构及热膨胀性能进行表征。结果表明,陶瓷材料的主晶相仍为四方相,晶粒尺寸减小,在RT～1200℃温度范围内热膨胀系数有所减小。     

掺杂ZrO2对Laβ-Al2O3固体电解质的性能影响

研究了掺杂不同量的ZrO₂对Laβ-Al₂O₃固体电解质的电导和抗热震性能的影响。结果表明ZrO₂的加入导致电导率下降,抗热震性能提高。为此,以加入质量分数10%ZrO₂为宜。     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

Sn/ZrO2镀层的制备及ZrO2纳米粒子对电沉积过程的影响

在酸性硫酸盐体系中,采用超声辅助电沉积制备Sn/ZrO₂复合镀层,探究了超声功率、ZrO₂纳米粒子浓度和阴极电流密度对Sn/ZrO₂复合镀层的耐蚀性影响;通过线性扫描伏安法和交流阻抗法,研究了Sn/ZrO₂体系中ZrO₂纳米粒子对电化学反应过程的影响;通过SEM和XRD分别测试镀层形貌和微观结构。实验结果表明,较优电沉积工艺为:超声功率为300 W,ZrO₂纳米粒子浓度为7 g/L,阴极电流密度为2.5 A/dm2。在较优条件下,探究纯Sn镀层和Sn/ZrO₂复合镀层电沉积过程,超声辅助纳米粒子的加入使镀层表面更加致密,增加了沉积过程活性位点,促进了Sn2+的沉积,细化了晶粒,使得镀层表面更加平整致密。      

等离子喷涂Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热障涂层相稳定性及导热性研究

采用化学共沉淀-煅烧法制备了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2陶瓷原粉,陶瓷原粉经球磨、团聚造粒和烧结处理后得到适于等离子喷涂工艺的热喷涂粉末。测试分析了Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2热喷涂粉末微观形貌、流动性及其等离子喷涂涂层的相稳定性及导热性。结果表明Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2材料及其等离子喷涂涂层具有优异的高温相稳定性,即使在1400℃热处理500小时依然呈四方相结构、无单斜相出现,涂层热导率比单一Y2O3稳定ZrO2涂层明显降低,Sc2O3、Gd2O3和Y2O3复合稳定ZrO2可以用作新型超高温热障涂层材料。     

Kaolin/ZrO2复合纳米粉体制备及性能研究

以Zr (NO₃)₄·5H₂O为锆源, 利用水热法分别制备ZrO₂和kaolin/ZrO₂复合纳米粉体, 采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪分析了样品的微观形貌及特性, 使用紫外-可见分光光度计研究了样品的吸光特性, 利用Brunauer-Emmet-Teller (BET)气体吸附法(氮气吸附)测定并计算了样品的比表面积。结果表明, 经过400℃煅烧后, kaolin/ZrO₂表面微球颗粒较纯ZrO₂更加均匀、单一, 不存在成块团聚体; 两种样品均存在介孔结构, ZrO₂主要以无定形形式存在, 但样品中都存在少量的四方相ZrO₂; 在波长190~800nm范围内, kaolin/ZrO₂纳米粉体吸光率均高于纯ZrO₂, 并且其BET比表面积也比纯ZrO₂高19.05m2·g-1, kaolin/ZrO₂纳米粉体在防紫外光特种材料制备及光催化处理工业废水等方面具有更大的优势与潜力。     

稀土复合固体超强酸SO42-/ZrO2- 2% Gd2O3催化合成乙酸戊酯

制备了稀土复合固体超强酸SO₄2-/ZrO_2- 2%Gd₂O₃催化剂,并对以乙酸和戊醇为原料合成乙酸戊酯的反应条件进行了研究。研究表明:当戊醇与乙酸的摩尔比为1:1.5,反应时间为6h,反应温度为130℃,催化剂用量为6%戊醇的质量时,反应酯化率最高,酯化率可达98.93%,选择性高达100%。研究发现,该催化剂可重复使用,并能活化再生。      

ZrO2/不锈钢不同电导率复合材料的设计和制备

针对普通材料无法同时兼顾导电性能与力学性能这一问题,以316L不锈钢粉末和ZrO₂粉末为原料,采用真空热压烧结的方法,制备了具有梯度特征的ZrO₂/316L复合材料,其中316L不锈钢粉末的体积分数分别为50%、60%、70%、80%、90%,对复合材料的表观形貌和性能进行观察测试。结果表明,当烧结温度为1 300℃,316L体积分数为50%时,该复合材料属于陶瓷基复合材料。当体积分数增大至60%后,复合材料开始形成316L骨架,并且随着316L体积分数的增加,其内部的不锈钢形态由弥散分布的独立球形转变为成片的连结状,最终变成金属基复合材料。复合材料的硬度和电阻率均随316L体积分数的增加而降低。     

镧改性固体催化剂SnO2-WO3/La2O3的制备及其催化性能

500℃焙烧3 h条件下制备了摩尔比nSn∶nW=2∶1,含3.0%(质量分数,下同)La2O3的镧改性固体催化剂SnO2-WO3/La2O3,采用IR分析对其进行了表征。通过改变催化剂用量、30%H2O2用量、反应时间及催化剂重复使用性等因素,系统考察了该稀土改性双金属氧化物催化氧化环己酮合成己二酸的催化性能。实验结果表明,己二酸的适宜合成条件为:100 mmol环己酮,1.25 g催化剂SnO2-WO3/La2O3,50 mL 30%H2O2,回流反应7 h,目的产物己二酸收率达77.7%。SnO2-WO3/La2O3连续使用6次己二酸收率仍可接近40%。     

富锂材料Li[Li0.2Mn0.54Co0.13Ni0.13]O2的ZrO2包覆及电化学性能

近几年,锂离子电池富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x) LiMO₂(M=Ni、Co、Mn等) 由于其高放电比容量、高电压、低廉的价格受到人们越来越多的关注.但是,富锂材料循环性能差、倍率性能低、首圈充放电效率低和电压降等问题是阻止富锂材料商业化的几个主要原因。采用液相法合成富锂材料Li[Li_0.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13]O₂,通过表面包覆一层ZrO₂, 放电倍率1 C下循环100圈之后,2% ZrO₂包覆量的富锂材料的放电比容量比未包覆的放电比容量多53.8 mAh/g,大大提高富锂材料的循环性能.      

等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的组织及性能研究

采用大气等离子喷涂技术制备纳米ZrO2热障涂层,采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等对涂层组织及性能进行了研究。结果表明,纳米ZrO2热障涂层组织均匀,面层内孔隙较小、呈近圆形,孔隙率为9.6%;涂层由t-ZrO2单相组成,其平均结合强度和平均剪切强度较传统微米ZrO2热障涂层分别提高63.5%和50.5%,分别达到46.63MPa和23.97MPa;同时涂层具有优异的抗腐蚀性能和耐湿热能力,腐蚀和湿热试验后涂层完整、表面清洁,无新相生成。