添加ZrO_2对Ta_2O_5陶瓷结构与性能的影响

以ZrO2和Ta2O5粉体为原料,采用固相反应法制备了ZrO2掺杂Ta2O5陶瓷。研究了ZrO2掺杂对Ta2O5陶瓷的相组成、微观结构、抗弯强度、热膨胀系数和抗热震性能的影响。结果表明:ZrO2掺杂可在烧成过程中抑制β-Ta2O5相向α-Ta2O5相的转变,5%(质量分数,下同)ZrO2掺杂Ta2O5陶瓷为β-Ta2O5单相固溶体。3%ZrO2掺杂,显著抑制了Ta2O5陶瓷高温烧结过程中的晶粒长大,避免了晶界开裂;掺杂量达到5%以上时,可显著促进Ta2O5陶瓷的烧结致密化。5%ZrO2掺杂的Ta2O5陶瓷表现出较高的抗弯强度(74.5MPa),低的热膨胀系数(1.96×10-6/℃)和良好的抗热震性能。     

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.     

有机泡沫浸渍法制备ZrO2泡沫陶瓷烧结过程研究

采用两种不同添加剂,用有机泡沫浸渍法制备了两种氧化锆泡沫陶瓷试样;用高温电阻炉分别在1300 ℃、1400 ℃、1500℃、1600 ℃下进行烧结制备试样;测试了在各温度下烧结试样的收缩率,用环境扫描电镜和能谱分析仪观察陶瓷的显微结构,用X射线衍射仪分析试样的物相组成.结果表明:试样的收缩主要发生在1300～1500 ℃,在1300 ℃进入烧结中期,1400～1500 ℃进入晶粒成长期,1500-1600 ℃进入晶粒异常长大期.采用MgO、CeO2复合稳定,对促进烧结、生成高温稳定相有一定作用,可以减小试样的收缩.制品中高温相的含量在1300～1500 ℃烧结温度范围内迅速增加,1500℃后逐渐减少.     

氧化铈和氧化镁复合改性钛酸铝复相陶瓷性能的研究

钛酸铝是目前所知唯一集低膨胀和耐高温于一体的结构材料.但它在850～1280 ℃时会分解成氧化铝和氧化钛,并且其强度也很低,这两个弱点严重制约了它的使用范围.以CeO2和MgO为添加剂,对钛酸铝陶瓷进行复相改性.用万能材料试验机和扫描电镜等研究了材料的体积密度、热膨胀系数、机械性能和显微结构等.结果表明CeO2和MgO可以有效地改善钛酸铝复相陶瓷的各种性质,且添加(4～6)%CeO2+9%MgO的钛酸铝复相陶瓷经 1450 ℃烧结2 h就可以获得较好的综合性能.     

外加剂对熔融石英陶瓷烧结性能的影响

为改善熔融石英陶瓷材料的低温烧结性能 ,选用石英玻璃粉为主要原料 ,研究了H3 BO3 、B4C、Si、SiC、CeO2 和Y2 O3 六种外加剂对熔融石英陶瓷烧结性能的影响。结果表明 :添加Si、SiC、CeO2和Y2 O3 时对熔融石英陶瓷的低温烧结的促进作用较小 ;H3 BO3 和B4C能有效地促进熔融石英陶瓷的烧结 ,加入相同量的H3 BO3 和B4C外加剂时 ,B4C对材料烧结性能的影响明显强于H3 BO3 。H3 BO3 的高温分解产物和B4C的氧化产物均为B2 O3 ,高温下B2 O3 能增加材料中的液相生成量 ,加快材料的扩散传质 ,从而促进材料的烧结。     

稀土掺杂Al2TiO5-TiO2-SiO2多相泡沫陶瓷的制备与性能

用有机先驱体浸渍法制备了CeO2和Er2O3等稀土掺杂的Al2TiO5-TiO2-SiO2多相泡沫陶瓷.研究了CeO2和Er2O3等稀土掺杂对Al2TiO5-TiO2-SiO2多相泡沫陶瓷力学性能的影响.结果表明:CeO2和Er2O3掺杂可以显著增强Al2TiO5-TiO2-SiO2多相泡沫陶瓷的抗弯强度,在1 250℃,以质量分数为0.5?O2 0.5%Er2O3掺杂,陶瓷样品的抗弯强度最佳,达到177.4MPa;在50～1 000 ℃,热膨胀系数为5.2×10-6/℃,显气孔率超过76%.     

碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷的制备及性能研究

采用碳化硅、烧高岭土、氢氧化铝、滑石为主要原料,石墨为造孔剂制备了碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷.研究了烧结温度和烧结助剂二氧化铈对碳化硅/堇青石复相多孔陶瓷气孔率和强度的影响,并分别用XRD和SEM分析晶相组成和断面显微结构表明:制备出的SiC多孔陶瓷的主相是SiC,结合相是堇青石与方石英,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;在1350℃烧结,并保温3h,当造孔剂含量为15％时,碳化硅/堇青石复合多孔陶瓷性能最佳,其气孔率31.80％,相应的弯曲强度为63.74 MPa.在1200℃下,添加不同含量的CeO2,对烧结样品的相组成有影响,能够降低生成堇青石的温度,在CeO2含量为3％的样品中,堇青石的峰最明显,但是过量的氧化铈会抑制了堇青石的生成;随着CeO2加入量的增加,其气孔率和弯曲强度也会随之变化,1200℃下,在CeO2加入量为4％时其弯曲强度最优.但随着CeO2的含量的增加,其气孔率逐渐下降.     

CeO2掺入对氧化铝陶瓷耐磨性能的影响

实验以工业用Al2O3为主要原料,在MgO-CaO-SiO2系统里添加稀土氧化物CeO2,研究了CeO2的掺入及CeO2的粒度对氧化铝陶瓷烧结性能、耐磨性和显微结构的影响。结果表明:CeO2的掺入可明显降低氧化铝陶瓷材料的烧结温度并改善耐磨损性。掺入CeO2的平均粒度对陶瓷材料的性能有显著的影响,掺入亚微米级的CeO2比掺入微米级CeO2制备的陶瓷材料具有更低的烧结温度和磨损率。     

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.     

ZrO2纳米颗粒的添加对ZrO2/HA复合陶瓷物相和力学性能的影响

将液相掺杂CeO2和Fe2O3的钇稳定四方ZrO2纳米粉作为着色剂添加到微米ZrO2/HA体系中,1400℃烧结制备了ZrO2/HA纳米复合陶瓷.利用X射线衍射分析了复合陶瓷的物相组成;三点弯曲法、单边切口梁法及压痕法测试了陶瓷的力学性能;讨论了纳米氧化锆的添加对复合陶瓷力学性能及物相组成的影响,分析纳米氧化锆导致复合陶瓷力学性能改变的原因.根据复合陶瓷断裂前后单斜相氧化锆的含量变化,证实氧化锆纳米粉的添加不仅有利于复合陶瓷中四方相氧化锆的稳定存在,而且可以提高基体相变四方相氧化锆的含量,相变增韧作用加强.力学性能测试结果显示:体系中适量纳米氧化锆的存在可以提高材料的抗弯强度和断裂韧性20%以上,密度和硬度少量增加,但由于没有新物相引入,对弹性模量未造成影响.     

氧化锆泡沫陶瓷过滤板的制备与性能研究

以氧化锆(ZrO2)粉为主要原料,氧化铝(Al2O3)粉和氧化钇(Y2O3)粉为烧结助剂,采用有机泡沫浸渍工艺制备出高性能氧化锆泡沫陶瓷过滤板。研究了烧成温度和保温时间对样品容重、抗热震性和抗压强度的影响。采用万能试验机、综合热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等对样品性能进行了表征。实验结果表明,当烧成温度为1580℃,保温时间为120 min时,制备的氧化锆泡沫陶瓷过滤板性能最佳,其容重为0.452 g/cm3,抗热震性为12次,抗压强度为1.56 MPa。     

Y_2O_3添加剂对SiC复相多孔陶瓷烧结性能和力学性能的影响

利用添加造孔剂法制备SiC复相多孔陶瓷。研究了Y2O3添加剂对SiC复相多孔陶瓷的烧结温度及烧结体力学性能的影响机理。结果表明:Y2O3的加入大大降低了SiC复相多孔陶瓷烧结温度,样品的力学性能有所提高,抗弯强度提高18.46%,稀土氧化物占总质量3%时能提高SiC复相多孔陶瓷的抗氧化性,氧化速率降低了66.7%。YAG相在SiC晶界均匀分布,细晶,裂纹偏转及晶界桥联是SiC复相多孔陶瓷的增韧的机理。     

镧和铈改性CuNi／Al2O3催化剂

采用浸渍法制备了稀土镧和铈改性的CuNi／Al2O3催化剂,研究了稀土负载量对催化剂活性和选择性的影响,并研究了催化剂的还原性能。结果表明：La和Ce的存在均降低了活性相CuO和NiO的还原温度,使改性催化剂具有更高的催化活性,但催化剂上乙烯的选择性则是Ce改性催化剂高于La改性催化剂,NCeO2含量为l％时,CeCuNi／Al2O3催化剂上乙炔转化率达到98％,乙烯选择性和收率则分别达到84％和82．3％,比未改性的CuNi／Al2O3催化剂上乙烯收率高16．4％,显示出CeO2改性CuNi／Al2O3催化剂的优异性能。     

多元稳定剂复合掺杂对增韧ZrO_2陶瓷性能的影响

Y_2O_3、CeO_2,MgO分别单独作为稳定剂制备增韧ZrO_2陶瓷材料,各有优点和不足。为了发挥不同稳定剂的优点而抑制其不足,本文研究了多元稳定剂复合添加对增韧ZrO_2陶瓷性能的影响。试验发现Y、Ce、Mg三种稳定剂复合掺杂的(Y、Ce、Mg)—PTZ陶瓷保持了Y稳定剂使材料强度、硬度较高的优点,发挥了Ce稳定剂使材料高韧性的优点,而Mg的加入实现了液相促进下的低温烧结,克服了Ce稳定剂使材料晶粒粗大,穿晶断裂等缺点,可获得高韧性、高强度ZrO_2陶瓷材料。     

氧化锆/氧化铝复相陶瓷显微组织缺陷分析

针对5Y-ZrO2/Al2O3复相陶瓷出现的晶粒异常长大和晶粒开裂问题展开研究。以ZrO2和Al2O3为主要原料,采用常压烧结工艺制备陶瓷样品,利用SEM观察显微组织。分析表明:MgO对抑制Al2O3晶粒异常长大有重要影响,MgO的加入量应随着Al2O3加入量的变化而改变;烧结温度的改变将导致异常长大的Al2O3晶粒细化。当烧结温度较低时,Al2O3晶粒将在短轴方向逐渐断开成段;当温度较高时,则沿着长轴方向逐渐开裂成条状。ZrO2晶粒的断裂主要与烧结温度有关:在1630℃以上烧结时,出现裂纹并贯穿晶粒;晶粒开裂的原因是:烧结温度较高时,陶瓷中形成了t-ZrO2,在降温过程中大颗粒的t相发生t→m相变,而小颗粒t相则无法变成m相,引起局部体积变化不均匀,从而产生相变应力导致晶粒穿晶断裂。     

利用复合烧结助剂改善氧化铝陶瓷力学性能初探

在复合助剂对氧化铝基陶瓷烧结性研究结果的基础上,本文继续就其力学性能进行观察,复合添加剂包括如下三部分物质：ＭｇＯ硅酸盐物质及过渡／稀土化合物,利用其综合叠加效应,在加入量不大的前提下（〈５％）不但较显著降低氧化铝陶瓷烧结温度,同时获得较好力学性能,实验发现,添加较少量（２％）硅酸盐物质材料既肯有良好的烧结性,又保证了较高强度在此特性基础上,研究了继续添加过渡／稀土化合物材料强度的影响,结果表明,     

Enhanced mechanical and sintering properties of MgO-TiO2 ceramic composite via digital light processing

In this work, MgO was applied to modify the titania ceramic slurry, which could realize the high-quality DLP printing of titania ceramic by promoting the grain growth during sintering. Combining the phase and element analysis, it was revealed that the reduced stress concentration and improved mechanical property were attributed to the formation of MgTi₂O₅ in solid-state reaction between MgO and TiO₂. When MgO content increased beyond 10 wt.%, the microstructure pinning effects showed a negative impact on ceramic grain growth. Among all the samples, 5%MgO/TiO₂ has exhibited the best bending strength of 71.9 MPa and the densification of 85%, while its sintering temperature reduced by 200 °C. Meanwhile, the compressive property of representing porous TiO₂ samples reached 18.2 MPa, which was similar to those of porous ceramics produced by conventional manufacturing routes. Overall, MgO-TiO₂ composite ceramic prepared in this study have potential application in field of monolithic catalysts and tissue engineering scaffold.     

HA-ZrO2复合陶瓷烧结致密化过程中的晶粒行为

利用球磨法配制HA-ZrO2复合陶瓷浆料,通过自由成形制备试样,干燥后进行无压烧结,测试烧结性能,并对材料微观形貌和相组成进行分析.研究了不同体积比下HA-ZrO2复合陶瓷烧结过程中两种晶粒间相互作用及其对致密性能的影响,探索了烧结后晶粒相结构的变化.结果表明:随ZrO2含量增加,复合陶瓷力学性能显著提高,抗弯强度最高可达371.42 MPa,致密度总体呈上升趋势,可达93.14％,当HA-ZrO2体积比为4:6到6:4之间时,其致密度出现下降的现象;烧结过程中由于Ca2+的掺杂使得复合陶瓷中ZrO2以立方相存在,减弱了相变增韧作用.