CeO2,Dy2O3,Yb2O3及Y2O3烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率的影响

研究了CeO2-MgO(CeM),Dy2O3-MgO(DyM),Yb2O3-MgO(YbM)及Y2O3-MgO(YM)体系烧结助剂对氮化硅陶瓷的热导率及电学性能的影响.结果表明与YM烧结助剂相比,添加DyM烧结助剂的氮化硅陶瓷热导率较低;添加CeM烧结助剂的氮化硅陶瓷的热导率最高,为85.4W/m·K;添加YbM烧结助剂的氮化硅陶瓷也有较高的热导率,但体电阻率较低.组织分析表明,添加不同稀土元素的烧结体组织形貌基本相同,晶界相不同,添加DyM,YbM和YM烧结助剂的氮化硅陶瓷在烧结过程中分别形成了含氧晶界相Dy2Si3N4O3,Yb2Si3N2O5和Y2Si3N3O4.     

微观组织调控对氮化硅强度及热导率的影响

为了通过调控氮化硅陶瓷中β-Si_3N_4柱状晶形貌以得到兼具高热导率和高强度的陶瓷,以不同β-Si_3N4_/α-Si_3N_4配比粉末为起始原料,添加Y2O3和MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)和后续高温热处理制备烧结致密的氮化硅陶瓷。结果表明:随着β-Si_3N_4粉末含量的增加,烧结后异常长大β-Si_3N_4柱状晶减少,试样抗弯强度下降,同时β-Si3N4柱状晶平均长径比的减小使得晶粒堆积密度减小,柱状晶体积分数响应增加,晶间相含量减少,热导率提高。     

晶相组成对Si_3N_4陶瓷介电性能的影响

以MgO-Al_2O_3-SiO_2(MAS)体系作为烧结助剂,采用无压烧结,通过控制烧结工艺,制备出具有不同晶相组成的Si_3N_4陶瓷.研究了晶相组成对氮化硅陶瓷微波介电性能的影响.借助XRD、SEM对Si_3N_4陶瓷微观组织进行了研究.结果表明:在烧结过程中,有中间相Si_2N_2O产生;经1850 ℃、0.5 h烧结,β-Si_3N_4全部转变为具有较大长径比,显微结构均匀的长柱状β-Si_3N_4晶粒;Al~(3+)和O~(2-)能够进入β-Si_3N_4晶体内形成β-Si_(6-x)Al_xO_xN_(8-x)固溶体,使晶体内部产生较大的空隙或晶格畸变,在外电场作用下,易于产生离子位移极化,导致介电常数升高;同时,随着烧结温度的提高,存在于晶界的玻璃相含量增加,试样的介电常数随之升高.     

含稀土助烧剂氮化硅陶瓷的热导率、强度及电学性能

高热导率氮化硅陶瓷作为基板材料有着广泛的应用前景.如何在尽可能保持氮化硅陶瓷机械性能的前提下,提高其热导率是其实际应用的关键,而选择适当的烧结助剂是提高热导率的一个重要途径.本文研究了稀土氧化物种类及CaO、MgO烧结助剂对氮化硅陶瓷的热导率及电学和机械性能的影响,分别采用Y2O3-MgO,Y2O3-CaO,CeO2-MgO,CeO2-CaO,La2O3-MgO和La2O3-CaO 6种烧结助剂,采用放电等离子烧结后热处理的工艺制备氮化硅陶瓷.研究结果表明:氮化硅陶瓷的热导率随着烧结助剂稀土元素阳离子半径的增大有减小的趋势;与添加MgO助烧结相比,添加CaO助烧结不利于氮化硅柱状晶的生长,热导率及强度普遍较低,但硬度较高.采用Y2O3-MgO助烧剂和适当的烧结工艺,可以得到热导率高于80 W/m·K、抗弯强度大于1000 MPa、体电阻率大于1×1013Ωm、介电常数小于10、介电损耗小于3×10-3的氮化硅陶瓷.     

热压烧结氮化硅陶瓷的力学性能研究

采用Y2O3-La2O3和LiF-MgO-SiO2 2组烧结助剂，通过短切碳纤维增韧的方法，热压烧结制备了氮化硅陶瓷，并对所得氮化硅陶瓷的相组成、微观结构和力学性能进行了分析和讨论。结果表明：长柱状β-Si3N4晶粒有利于提高材料的力学性能；加入纤维不仅不能使材料的抗弯强度提高，反而有所下降，其原因是在高温制备过程中，碳纤维与氧发生反应，在氮化硅陶瓷中产生的缺陷所致。但是加入碳纤维能够提高氮化硅陶瓷的断裂韧性，其原因是碳纤维与氧反应形成的缺陷，侄裂纹在断裂过程发生了偏转。     

低温常压烧结SiC陶瓷的结构与性能

采用Al2O3-Y2O3-CaO烧结助剂体系,低于1600℃无保护气氛条件下常压烧结制备SiC陶瓷。研究了粘结剂含量、压制压力、SiC原料粒径级配、烧结温度、烧结助剂含量等对SiC陶瓷结构与性能的影响,优化低温常压烧结SiC陶瓷工艺参数。结果表明,在SiC陶瓷烧结过程中,烧结体中的助烧熔体能充分填充孔隙,并在随后的冷却过程中大多转化为晶态氧化物,有效促进SiC陶瓷的烧结致密化,并赋予其良好的结构与性能。采用3.5μm和0.5μm粒径的粉体按3∶1质量比级配,烧结助剂含量为30%(质量分数),1575℃烧结制备的SiC陶瓷的密度为2.93 g/cm3,抗弯强度为359 MPa。     

碳化钨对放电等离子烧结氮化硅陶瓷的致密化及力学性能的影响

用氧化铝-氧化钇作为烧结助剂,采用特制的碳化钨球磨罐与球磨子,通过机械球磨的方法向氮化硅陶瓷中引入碳化钨(WC),采用放电等离子烧结技术(SPS)进行快速烧结,制备出了高力学性能的β相氮化硅陶瓷。分析了碳化钨对氮化硅陶瓷致密化及力学性能的影响,结果表明:碳化钨的引入有效地降低了β相沉淀析出并继续生长的激活能,促进了氮化硅陶瓷α相→β相转变,实现烧结试样的致密化;随着碳化钨引入量的增加,烧结试样的抗弯强度从729 MPa急剧增加至1090 MPa,提高了49.5%。     

氮化硅粉添加剂对反应烧结氮化硅的影响

以Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O和Al(OH)3为烧结助剂,在起始原料硅粉中添加等轴状α-Si3N4和纤维状β-Si3N4,通过调整原料配比,采用反应烧结制备了不同气孔率和抗弯强度的氮化硅陶瓷.考察了氮化硅粉体形貌和添加量对多孔氮化硅陶瓷微观组织和力学性能的影响.借助X射线衍射(XRD),扫描电子显微(SEM)和三点弯曲法对氮化硅陶瓷的微观组织和力学性能进行了研究.XRD分析表明适量氮化硅的添加有利于提高硅粉氮化率,但同时抑制了新生成的氮化硅从α相向β相的转变.SEM表明β-Si-N4纤维的添加造成了陶瓷显微结构不均匀,因而导致陶瓷抗弯强度下降.     

氮化硅陶瓷烧结过程中玻璃相的自动析晶

发现了Ｓｉ３Ｎ４ＭｇＯＣｅＯ２系陶瓷在烧结过程中玻璃相自动析晶现象。对于Ｓｉ３Ｎ４ＭｇＯＣｅＯ２系陶瓷,在１４５０℃,ＭｇＯＣｅＯ２与Ｓｉ３Ｎ４颗粒表面的ＳｉＯ２反应形成硅酸盐液相,冷却后成为玻璃相保留在烧结体中;当烧结温度高于１５５０℃时,发现ＣｅＯ２仍留在玻璃相中,但ＭｇＯ会自动析晶出来,其结果是大大减少了烧结体中严重影响其高温性能的玻璃相的含量,ＭｇＯＣｅＯ２是氮化硅陶瓷很理想的烧结助剂。     

Li2O为烧结助剂的Si3N4陶瓷低温烧结过程研究

分别选用Li2O烧结助剂和Y2O3-Al2O3复合烧结助剂作为对比,无压烧结氮化硅陶瓷,研究了Li2O对烧结致密化过程和相变过程的影响。结果表明,以Li2O作为烧结助剂,烧结系统的共晶液相在1200℃产生,颗粒重排可以在较低的温度下进行,且致密化速度较快,氮化硅的α-β相变过程被促进,在1600oC即可得到发育良好的β-Si3N4棒状晶。     

杠杆定律在相图中的正确应用

杠杆安律可以用来计算处于两相平衡的二元合金中每个相的质量分数,它也可以用来估算二元合金在接近平衡状态下,不同组织组成物的质量分数,从而使它具有实用价值。应用杠杆定律时,必须遵循相图的基本规律并使用标准术语。     

Co-Cr-W三元系相平衡的热力学计算

用CALPHAD方法评估了Co-Cr-W三元系,计算了1000,1200和1350℃的相平衡。采用亚正规溶体模型描述了液相,fcc相,bcc相和hcp相。σ相,μ相,R相分别用模型（Co,W）8（Cr,W）4（Co,Cr,W）18,（Co,Cr,W）7W2（Co,Cr,W）4和（Co,W）27（Cr,W）14（Co,Cr,W）12来表示;得到了自洽的热力学相互作用参数。计算的1000,1200和1350℃的相图与实验数据吻合。     

相组成对Cr-Nb合金高温氧化行为的影响

采用机械活金化 热压烧结法制备5种不同相组成的Cr-Nb合金,研究相组成对Cr-Nb合金在950～1200℃空气中氧化行为的影响。结果表明,Cr相能显著增加NbCr2合金950℃的抗氧化性能;而Nb相不利于合金高温抗氧化性的提高,甚至发生灾难性氧化。SEM和XRD分析显示,单相Cr-2.5Nb合金发生了Cr的外氧化,只形成单一的Cr2O3膜;而双相Cr-18.5Nb合金和单相Laves相NbCr2合金均发生Cr的外氧化和内氧化,形成两层结构的氧化膜。但随着氧化温度增加到1200℃,由于Cr2O3的挥发,导致Cr-Nb合金高温抗氧化性变差。因此,为满足实际高温应用要求,对富软第二相Cr或Nb的NbCr2基合金实施相应的表面防护是必须的。     

纳米晶SmCo7合金的相稳定性、相变行为及其对磁性能的影响

以纳米晶单相SmCo7合金块体为初始原料,通过系列退火系统研究了随着晶粒长大其物相组成和显微组织的演变特征。研究发现纳米晶SmCo7相从室温至600℃都能保持很好的相稳定性(晶粒长大十分缓慢)。而且研究发现纳米晶SmCo7相的失稳分解和晶粒的突发长大会同时发生。值得注意的是分解形成的Sm2Co17相大部分是以显微孪晶的形式存在,而SmCo5相则是呈圆形均匀分布于合金中。另外通过对具有不同晶粒尺寸和物相组成的纳米晶SmCo7合金的室温磁性能细致表征,发现单相SmCo7合金都具有非常优异的磁性能。而其中平均晶粒尺寸为33nm的单相SmCo7合金具有最高矫顽力,达到1164.54kA/m;平均晶粒尺寸为29nm的单相SmCo7合金具有最高的磁能积,达到95.65kJ/m3。     

物料浓相输送新技术

分析了稀相输送与浓相输送的技术特征;阐述了栓流式浓相输送氧化铝的特点、优点,以及在电解铝厂生产中的应用。     

纯铁块状转变机制探索

根据纯铁相变和扩散理论建立原子的扩散模型,并根据经典的扩散理论模型对扩散相变机制进行验证.通过理论计算表明在温度为800℃,冷却速度在2000℃/s左右时,扩散所需要的时间比相变的时间长两个数量级,证明此温度时是由扩散所控制的.当温度在740℃时,冷却速度在5000～30000℃/s之间时,扩散所需要的时间小于相变的时间而且计算结果在同一个数量级,所以为界面控制的相变.而大于30000℃/s时,扩散所需要的时间大于相变所需的时间,因此发生马氏体相变.     

硬质合金的粘结相及其相变

对WC基硬质合金的Co粘结相、非Co粘结相和TiC基金属陶瓷合金的Ni—Mo粘结相的形态、成分、结构和相变及其同合金性能的关系进行了研究。讨论了影响因素和相关机理。对不同作者的研究结果进行了比较和分析。     

光干涉在光学元件面形测量中的应用

干涉计量技术由于能进行全场测量、非接触、精度和灵敏度高等特点在生产和研究中得到了广泛的应用。很多情况下，被测物理量和光学位相直接相关。本文从基本概念出发，介绍了光、光程、光程差和位相，对应用位相测量光学元件面形的原理做了详细的阐述，并简要列举了现在求取位相常用的方法：时间相移法、空间相移法、载波条纹的Fourier变换法和载波条纹的时域法。     

Al-Zn-Cu系室温相图低Cu区的研究

熔制了14个不同成分的Al-Zn-Cu合金，并进行了组织均匀化和平衡冷却至室温的处理．通过显微组织观察、X射线衍射分析和电子探针微区成分分析，测定了这14个合金的相组成及成分，还通过晶格常数变化和溶质浓度关系的分析，对α与CuZn4相的成分进行了计算，并绘制出了Al-Zn-Cu系低Cu侧的室温相图．结果表明：在室温下Al-Zn-Cu系中存在稳定的化合物T’相，实际确定的室温三相区是：T’ α β，T’ α Al2Cu，T’ CuZn4 β，T’ AlCu Al2Cu．明确了CuZn4中的最高Al含量远远小于原来认知的数值(18％)，应该小于7％．