石英陶瓷材料的研制

采用废石英玻璃制备了石英陶瓷材料，讨论了石英玻璃粒度和烧结温度对材料性能的影响，借助于XRD测试手段分析其物相组成。结果表明：具有合理的粒度级配，在1300℃温度下烧成可制得主晶相为α-方石英，晶粒粒度为50-110nm，并含有一定量的玻璃相，性能较为理想的石英陶瓷材料。     

CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响

通过适当工艺制备出了添加不同含量CeO2(0～2wt%)的氧化铝基陶瓷,研究了CeO2对氧化铝基陶瓷的烧结性、力学性能和抗热震性的影响.实验结果表明:CeO2添加剂可以改善氧化铝基陶瓷的显微结构,有利于材料的致密化,提高力学性能和抗热震性.但不同含量的CeO2对其性能有不同的影响.当CeO2的含量为1.5wt%时,氧化铝基陶瓷的致密度最大,抗弯强度和断裂韧性最高;而当CeO2的含量为1wt%时,抗热震性最佳.抗热震性的提高主要归因于增韧作用,同时气孔率也有影响.     

不同复相添加剂和烧结条件对90氧化铝陶瓷性能的影响

采用复相添加剂MnO_2-TiO_2、MgO-TiO_2、TiO_2-MnO_2-MgO、MnO_2-TiO_2-La2O_3和TiO_2-MgO-La2O_3作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,研究不同添加剂和不同的保温时间对90氧化铝陶瓷烧结性能及力学性能的影响。采用激光粒度分析仪对球磨前后粉料粒度大小及其分布进行测定。实验结果表明:当选择MnO_2-TiO_2-La2O_3作为添加剂、烧结温度为1450℃、保温时间为4h时,90氧化铝陶瓷的综合性能最佳,其对应的抗弯强度和洛氏硬度分别为342.88MPa和86.5HRA。     

超低钠小原晶α氧化铝的陶瓷烧结性能研究

本文详细研究了低钠小原晶α氧化铝的原晶粒度、Na₂O含量、粉体粒度分布以及烧结温度对陶瓷烧结性能的影响。研究结果表明原晶粒度越小、Na₂O含量越低、粉体粒度越细,所得氧化铝陶瓷越致密。以国内某公司的超低钠小原晶α氧化铝(Na₂O含量0.02%,原晶粒度0.2～0.5μm)为原料,将粉体磨至接近原晶粒度,然后通过造粒、干压所得生坯在1600～1620℃下烧结,陶瓷试块烧结密度达到理论烧结密度的99.5%以上,展现出优良的陶瓷烧结性能。     

稀土Pr_6O_(11)及其氢氧化物对高铝瓷耐磨性能的影响

实验以工业氧化铝为原料,设计了3组实验,研究了不掺入稀土、掺入稀土Pr6O11、掺入稀土Pr(OH)3对高铝瓷烧结性能的影响。通过对比烧结温度、耐磨性能发现,掺入稀土Pr(OH)3的比掺入氧化物能够获得更优异的性能。     

利用黄金尾矿制备发泡陶瓷的研究

中国黄金尾矿资源量大,作为二次资源在建筑材料领域的综合利用有着重要的经济价值和环境意义。以黄金尾矿为主要原料,SiC为发泡剂,通过高温制备发泡陶瓷,用激光共聚焦显微镜、XRD等手段,研究了烧结温度、黄金尾矿掺入量、原料粒度对材料的容重、真气孔率和孔径等性能的影响。研究表明:随着烧结温度的升高,发泡陶瓷材料的真气孔率和孔径增大,容重减小;材料的真气孔率和容重随着黄金尾矿掺入量的增大分别降低和提高,随着原料粒度的减小分别提高和降低,气孔孔径随着黄金尾矿掺量的增大和原料粒度的减小均呈下降趋势。优化后,在烧成温度1 050 ℃,黄金尾矿掺入量50%(质量分数),黄金尾矿平均粒度D(50)=5.6 μm,SiC平均粒度D(50)=3.0 μm的条件下可制备出性能良好的发泡陶瓷。     

高铝瓷的低温烧成

研究了平均粒径为０．３微米的氧化铝微粉对高铝瓷烧结与性能的影响。随着氧化铝原料中微粉的增多,烧结温度不断下降,但是,烧成后瓷体性质变差,性质指标的分散性增大。微粉质量占氧化铝原料在百之三十时,烧结温度可下降７０～８０℃。并保持较高的性质指标。     

高铝瓷的低温烧成

研究了平均粒径为0．3微米的氧化铝微粉对高铝瓷烧结与性能的影响。随着氧化铝原料中微粉的增多,烧结温度不断下降,但是,烧成后瓷体性质变差,性质指标的分散性增大,微粉质量占氧化铝原料在百分之三十时,烧结温度可下降70－80℃,并保持较高的性质指标。     

机械法制备超细氧化铝粉体及其在ZTA陶瓷上的应用

采用机械研磨不同时间制备不同粒级的氧化铝(Al2O3)超细粉体,将该超细粉体应用于制备氧化铝一氧化锆(Al2O3-ZrO2,ZTA)复相陶瓷,研究了该超细粉体对ZTA复相陶瓷性能的影响.用氦气吸附法测萤Al2O3粉体的比表面积.用X射线透射沉降粒度仪、电超声粒度仪测定Al2O3粉体的粒径.研磨实验结果表明:微米级氧化铝原料经研磨可得到亚微米和纳米粒级产品,其中纳米Al2O3粉体平均粒径为70nm,比表面积大于115m2/g,X射线衍射表明:Al2O3晶形未发生变化,随着研磨时间的增加,Al2O3结晶度会降低、各晶面受到不同程度的破坏、晶相仍然是α相.将研磨制备的Al2O3超细粉体与15%(质量分数)的ZrO2复合并在不同温度F烧结ZTA陶瓷.经测试,ZTA在1 550℃烧结后,其体积密度最高可达到99%以上,抗弯强度最高可达到720 MPa,断裂韧性最高可达到6.86 MPa·m1/2,其机械性能优于用化学法制备的氧化铝超细粉体与15%质量分数)的ZrO2复合的ZTA陶瓷.     

Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm~3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10~(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

微硅粉低成本制备莫来石基陶瓷材料

以工业废弃物微硅粉和工业氧化铝为原料,采用原位反应烧结法制备莫来石基陶瓷材料,主要研究了烧结温度对莫来石的形成和莫来石基陶瓷的显微结构和性能的影响.结果 表明:当微硅粉和工业氧化铝的配比为32∶68时,在1550℃下进行烧结,可制得主晶相为莫来石基的陶瓷材料,其抗弯强度为66 MPa,显气孔率为24％,体积密度为2.25 g/cm3.微硅粉中的金属氧化物杂质使制备莫来石的烧结温度降低100℃.     

MgO-MnO2-TiO2-SiO2烧结助剂中SiO2的量对低温烧结氧化铝陶瓷材料性能的影响

本文采用MgO-MnO2-TiO2-SiO2复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用注浆成型工艺,研究了改变添加剂SiO2的量对1400℃和1450℃烧结的Al2O3陶瓷材料性能的影响.运用三点抗弯电子试验机、XRD、SEM分析了低温烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能和断口形貌,讨论了低温烧结Al2O3基陶瓷的烧结机理和性能.结果表明:在1450℃烧结,当不加SiO2时,弯曲强度为194 MPa;当加入0.5%(质量百分含量,下同)SiO2时,烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能最佳,弯曲强度为σ=299 MPa;SiO2量增加到1%时,σ=293 MPa;SiO2加入量在3%时,σ=249 MPa.SiO2的加入量从0.5%到3%对氧化铝的强度都有明显的提高,说明加入SiO2对氧化铝陶瓷的烧结是非常有利的,但随着SiO2加入量的不断加大氧化铝陶瓷力学性能有下降的趋势.     

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。     

红柱石粒度对氧化铝纤维增强红柱石基复合材料烧结性能的影响

以南非红柱石和多晶氧化铝纤维为原料,在纤维加入量(w)分别为5%、10%、15%和20%,烧成温度分别为1350℃和1500℃的条件下,研究了红柱石原料粒度为0.2～101.5μm和0.1～34.7μm时对传统无压烧结工艺制备的氧化铝纤维增强红柱石基复合材料烧结性能的影响。结果表明:随着红柱石粒度的减小,基体材料的莫来石化温度和烧结温度明显降低,但纤维团聚现象加剧;由于纤维与基体界面结合力较强,纤维的增强作用以纤维的脱粘和断裂为主;在材料烧结后,红柱石粒度的变化对其常温耐压强度影响不大。     

助烧剂和基料晶粒尺寸对BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3系陶瓷性能影响

采用固相反应法制备温度稳定型BaTiO_3-Nb_2O_5-Co_3O_4-La_2O_3体系陶瓷材料,研究了助烧剂ZnO-B_2O_3和BaTiO_3基料晶粒尺寸对瓷料性能的影响。实验结果表明,适当用量的助烧剂引入,瓷料可以在900～1000℃范围内实现烧结,并保持X7R、X8R特性所需的介电性能。同时,制得的陶瓷材料晶粒为亚微米级,粒度分布范围窄,有利于减薄MLCC的介质厚度。BaTiO_3基料的晶粒尺寸对陶瓷材料的介电性能有明显影响。当基料为900℃预烧的小晶粒BaTiO_3时,在助烧剂掺杂量为最优值时,样品烧结后致密度高,损耗小,介电常数处于峰值。此后,随着助烧剂含量增加,介电常数逐渐下降;当基料是1000℃预烧的大晶粒BaTiO_3时,随着助烧剂的掺杂量增加,样品烧结后的直径收缩、介电常熟、介电损耗也一直增加,并不在某点出现峰值。     

烧结温度和TiO_2掺杂量对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用Mg O–Cu O–TiO_2添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备氧化铝(Al_2O_3)陶瓷。研究了TiO_2掺杂量和烧结温度对氧化铝陶瓷材料微观结构、相组成和介电性能的影响。结果表明:掺杂适量的TiO_2有利于Al_2O_3陶瓷晶粒生长以及致密化。随着TiO_2添加量的增加,烧结体致密度、介电常数和Q·f值都呈现先升高后降低趋势,随着温度的升高,Al_2O_3陶瓷样品致密度也呈先升高后降低趋势。当烧结温度为1 500℃、TiO_2掺杂量为0.8%(质量分数)时,Al_2O_3陶瓷样品的综合性能良好:相对密度为97.89%,介电常数为9.89,品质因数Q·f为38 028 GHz。     

石墨烯与氧化铝陶瓷基复合材料的性能研究

笔者通过多种方法制备石墨烯,并分别将不同方法制备的石墨烯与氧化铝混合得到新型复合陶瓷,进一步扩展了石墨烯的研究和应用范围。通过研究不同烧结工艺对石墨烯Al_2O_3复合陶瓷材料摩擦磨损、硬度、致密度、物相组成和微观组织的影响规律,在提高Al_2O_3基陶瓷材料力学性能的同时,对氧化铝基陶瓷材料的制备工艺进行优化,减少了Al_2O_3基陶瓷材料烧结能耗、缩短了制备周期、从而降低了生产成本。其不同的补强作用机理,为进一步研究石墨烯氧化铝复合陶瓷材料以及提高Al_2O_3基陶瓷材料的力学性能提供了一定的理论指导。同时我们还通过控制石墨烯的制备方法,在不同烧结工艺条件下烧结制备石墨烯氧化铝复合陶瓷材料,并对其进行测试分析,对于促进Al_2O_3基陶瓷材料的发展同样具有重要的理论意义与实际应用价值。     

CeO2增强锆莫来石泡沫陶瓷性能的研究

以氧化铝、锆英石和高岭土等为原料,稀土氧化物CeO2为添加剂,采用有机泡沫浸渍法,在1500℃烧结制备锆莫来石泡沫陶瓷,研究CeO2含量对泡沫陶瓷性能的影响,并观察其显微结构.结果表明:锆莫来石泡沫陶瓷的抗弯强度、热震性能随CeO2含量的增加先增加,而后略有下降.在CeO2含量为0.6wt％时制品的抗弯强度及抗热震性能最佳.其最高抗弯强度达1.96 MPa,1 100℃热震循环次数为12次.     

亚微米级α-氧化铝水悬浮液稳定性与沉降研究

采用机械化学法制备亚微米级窄粒级分布的α相氧化铝粉体,对比悬浮液pH、固含量、分散剂种类及用量和温度等不同因素的影响,利用Zeta电位、沉降时间、吸光度等考察其分散稳定性,考虑了颗粒在水中的相互作用及小颗粒的布朗运动,通过纳米粒度电位仪、激光粒度分析仪、紫外分光光度计等探索表征不同因素对悬浮稳定性的影响。研究结果表明:选用质量分数为1%的六偏磷酸钠作分散剂,p H在11左右时,得到分散稳定的氧化铝粉体,其亚微米级氧化铝粉体在高温条件下比低温条件下悬浮稳定性更好。     

薄水铝石粒度对煅烧形成α-Al2O3粉体的影响

研究了薄水铝石粒度对其煅烧形成α-Al2O3粉体的影响.先用水热法制备出均匀分散的纳米、亚微米及几个微米的薄水铝石前驱体,用x射线衍射仪和电子显微镜分析了薄水铝石在不同温度煅烧所得产物的相结构及形貌.结果表明,粒度30～100 nm的薄水铝石在1200℃煅烧1 h转变为α-Al2O3,为蠕虫状的烧结颗粒;粒度0.4～0.6 μm的薄水铝石在1 250℃煅烧1 h可转变为α-Al2O3,颗粒尺寸变化不大,仍在0.4～0.6 μm范围内;粒度1 μm左右的薄水铝石在1350℃下煅烧2 h尚不能完全转变为α相,并已出现明显烧结.因此,以水热法制备的亚微米级薄水铝石晶体作为前驱体,经直接煅烧可以制备出分散性较好的亚微米级α-Al2O3粉体.