Y-α/β-Sialon陶瓷材料及疲劳特性研究

本文通过组份设计,选用Si₃N₄、AIN和Y₂O₃等粉末为原料,在1800～1950℃进行气氛加压烧结（GPS）,制备了性能优良的Y-α/β-Sialon陶瓷材料;利用XRD、EDAX和HREM详细地研究了相组成和晶界特性,其主晶相为β-Sialon和α-Sialon,晶界由少量的J－Y₄Si₂O₇N₂结晶相以及微量的玻璃相构成;并进一步探讨了材料在循环疲劳载荷下Vickers压痕短裂纹扩展特性,结果表明,最大应力强度因子与裂纹扩展速率之间呈V型扩展行为,并对外加应力水平非常敏感．     

Sialon结合SiC复合材料的制备与性能

利用天然高岭土,通过碳热还原氮化法合成β-Sialon（Si₃Al₃O₃N₅）粉体,并制备出Sialon结合SiC复合材料,同时测定该材料的机械性能和热力学性能,Sialon结合SiC复合材料可在1550～1640℃烧结,烧结体的体积密度可达2．26g／cm³,三点抗弯强度42．0MPa,1200℃恒温20min后,经15℃冷水淬冷10次仍保持原有强度,1350℃空气流中灼烧失重率低于0．035％／cm²．     

Al2O3添加剂对合成MgTiO3陶瓷相组成及介电性能的影响

研究了添加剂Al₂O₃对MgO和TiO_２合成MgTiO₃陶瓷烧结性、物相组成和微波介电性能的影响,XRD分析结果表明:没有添加Al₂O₃时,合成的MgTiO₃陶瓷中只含有MgTiO₃和MgTi₂O₅相;加入Al₂O₃后MgTiO₃陶瓷中除了MgTiO₃和MgTi₂O₅相外,还出现了MgAl₂O₄相,这是由于Al₂O3和 MgO发生固相反应．MgAl₂O₄的出现虽然阻碍材料的致密化并导致密度下降,但是可以降低反应烧结合成MgTiO₃陶瓷的相对介电常数和介电损耗．     

多层片式电感器用NiCuZn铁氧体的低温烧结

本文利用Bi₂O₃作为烧结促进剂实现了NiCuZn铁氧体在900℃以下烧结．利用TG、DTA、DDTA等分析手段研究Bi₂O₃的低温烧结机理,并确定最佳烧结温度范围在840～900℃之间．X－ray分析结果表明：加入Bi₂O₃后生成另相化合物Bi₃₆Fe₂O₅₇烧结后期少量Fe的固溶有助于稳定高温γ－Bi₂O₃相的立方结构,避免了冷却过程中的晶型转变．Bi36Fe₂O₅₇另相的存在能有效地阻止晶粒长大,从而达到改性的目的．     

掺有过渡金属氧化物的氧化铁系统陶瓷的气敏特性

掺有过渡金属氧化物的氧化铁系统陶瓷在不同温度下烧结,如CuO－Fe₂O₃和ZnO-Fe₂O₃系统,形成α－Fe₂O₃和含有铁空位的尖晶石晶相.材料对还原气体具有显著的气敏性.尖晶石相和其中的铁空位浓度随组成和烧结温度而变化.文章认为材料的气敏性因铁空位而产生,并随铁空位浓度增加灵敏度上升.     

Eu2+在多铝酸钠体系中的发光

应用高温固相法合成了Na的多铝酸盐,并研究了Eu^2＋在体系中的发光性能．结果表明,Na_1＋xMgAl_11－xO₁₇体系在整个组成范围内保持Na的β－Al₂O₃结构不变,而对于Na_1．67－2xBa_xAl1_0．33O₁₇体系,在x＝0．30附近体系结构发生转变,x＜0．30,体系形成Na的外β－Al2O3结构的固溶体,x＞0．30,体系形成Ba的β－Al₂O₃结构的有序体;与体系组成和结构的变化相对应,Eu^2＋的发射能量和发光强度产生相应的变化,在Na的β－Al₂O₃中Eu^2＋存在高、低能两种发射中心;通过系列化研究,获得了新的组成的、具有β－Al₂O₃结构的荧光体Na_0．67Ba_0．50Mg_0．67Al_10．33O₁₇：Eu^2＋,在较低的掺杂浓度（0．05mol）下可以产生较强的发光．     

自蔓延高温合成Y-α/β-Sialon粉末

本文通过组成设计,以Si、Al、Y₂O₃为原料,Si₃N₄为稀释剂,利用自蔓延高温合成法（SHS）制备了Y－α／β－Sialon粉末;并利用XRD、化学分析法分别研究了α－Sialon简称α′）、β－Sialon简称β′）相组成和游离硅含量;且详细讨论了氮气压力、稀释剂含量对生成物Y－α／β－Sialon中的α′、β′相及残余硅含量的影响．     

添加Y2O3-Dy2O3的AlN陶瓷的烧结特性及显微结构

本文探索了以自蔓延高温（SHS）法合成并经抗水化处理的AlN粉为原料,以Y₂O₃－Dy₂O₃作为助烧结剂的AlN陶瓷的烧结特性及显微结构．结果表明,晶界处存在Dy₄Al₂O₉、Y₄Al₂O₉、DyAlO₃、Dy₂O₃和DyN等第二相物质,随烧结温度变化,第二相的种类、数量和分布不同,显微结构也随之变化,从而影响AlN的热导率．在1850℃下,可获得热导率为148W／m·K的AlN陶瓷．     

热压烧结TiB2陶瓷的显微结构和力学性能研究

以Y₂O₃－Al₂O₃为烧结助剂,通过热压制备了TiB₂陶瓷,研究了烧结温度、烧结时间和晶化处理对材料的显微结构和力学性能的影响．实验结果表明,随着烧结温度的升高,烧结体失重增加,其抗弯强度和断裂韧性降低;烧结时间延长,其显微结构的均匀性降低,对力学性能不利．晶粒直径对TiB₂陶瓷的力学性能有重要影响．晶化处理能够导致晶界拆出YAG相,从而提高TiB₂陶瓷的高温抗弯强度．     

SnO2-Sb2O3基压敏陶瓷致密化及脉冲电流耐受特性

实验研究了TiO₂、Co₃O₄、Cr₂O₃、Ni₂O₃和MnO掺杂对SnO₂-Sb₂O₃基压敏陶瓷材料微观结构和电性能的影响. 研究结果表明, TiO₂和Co₃O₄促进SnO₂陶瓷烧结致密化, 根据XRD图谱分析结果, Co₃O₄与SnO₂反应形成了Co₂SnO₄晶相, TiO₂则固溶于SnO₂晶相;Sb元素的引入能够促进SnO₂晶粒的半导化;复合添加Cr₂O₃、Ni₂O₃和MnO可以有效提高材料的电压非线性特性和脉冲电流冲击耐受能力. 获得电性能接近实用化的SnO₂压敏陶瓷样品, 其压敏电压V_1mA约为350V/mm, 非线性系数α达到50, 漏电流小于5μA, 并且在8/20μs脉冲电流冲击试验中,直径14mm的样品能够经受2kA的脉冲峰值电流.     

双层陶瓷膜共烧结制备过程中的应力分析

依据“受限烧结”理论,分析计算刚性支撑体上单层陶瓷膜在烧结过程中受到的应力.结果表明：单层膜在受限烧结过程中受到来自支撑体的拉应力作用,导致烧结推动力较自由烧结时降低,所需要的烧结温度比无支撑材料的烧结温度高.对于α-Al₂O₃单层膜和ZrO₂单层膜,分别计算其在受限烧结过程中受到的推动力,通过与膜层强度相关联,确定各自合适的烧结温度分别为1350和1180℃.进一步采用层状材料的共烧结应力模型计算双层膜在共烧结过程中顶层ZrO₂膜对底层α-Al₂O₃膜的压应力,当底层α-Al₂O₃膜的厚度为15μm时,顶层ZrO₂膜厚度需大于10μm,压应力的促进作用才能实现ZrO₂/α-Al₂O₃双层膜在1200℃下共烧结.     

燃烧条件对自蔓延高温合成Al2O3/AlB12复相陶瓷粉体特性的影响

以铝、B₂O₃为原料,利用自蔓延高温合成（SHS）制备了Al₂O₃／AlB₁₂复相陶瓷粉体,研究了燃烧条件对粉体特性的影响．结果发现,经球磨处理后,复相陶瓷粉体中Al₂O₃的平均粒径为3～4μm,AlB₁₂的粒度为亚微米级．粉体的比表面积为～1m²／g．燃烧过程中B₂O₃易于挥发,并在合成产物的表层生成B₂O₃和9Al₂O₃·2B₂O₃副产物相．在较低压力的氩气中进行合成,可以减少副产物相,获得纯度较高的复相陶瓷．与实际测量的燃烧温度对比发现,按照化学反应式13Al＋6B₂O₃＝6Al₂O₃＋AlB₁₂,通过热力学计算得到的绝热燃烧温度明显偏高．     

移相器材料Zn、Ti、Sn替代锂铁氧体

为了研制高性能自动跟踪同步通信卫星相控天线阵中的移相器材料,采用普通陶瓷工艺,并加入微量杂质：Bi₂O₃、NiO、Co₂O₃和MnCO₃,且利用氧气氛烧结制备了目前尚未见报道的铁氧体Li_0．625Zn_0．1Ti_0．25Sn_0．1Fe_1．925O₄．结果表明,该材料具有较高的居里温度和较低的介电损耗.并对锂铁氧体Li_0.5（1-y）Zn_yFe_{2.5（1-0.2y）}O₄的微波特性进行了讨论.     

高温等静压烧结Al2O3-ZrO2纳米陶瓷

本工作用化学共沉淀法制备了平均晶粒尺寸约20nm的20mol％Al₂O₃－ZrO₂复合粒体,不含有Y₂O₃作为四方氧化铝的稳定剂．粉体的煅烧温度为750℃,XRD结果表明,粉体中含100％立方氧化锆相,未发现有Al₂O₃结晶相存在．该粉体用高温等静压方法,在1000℃和200MPa的条件下烧结1h,得到了平均晶粒尺寸为50nm（TEM表征）的致密陶瓷,样品密度为理论密度的98％左右．对样品抛光表面的XRD定量分析结果表明,其抛光表面的相组成为：55％t－ZrO₂－39％m-ZrO₂－6％α-Al₂O₃。     

原位增强SiC陶瓷

实验采用β-SiC为起始原料,Y₂O₃、A1₂O₃为烧结助剂,通过适当的烧结控制,获得了具有长柱状晶粒结构的α－SiC陶瓷,材料以液相烧结机制密化,在烧结过程中发生了与柱状晶形成有关的SiC晶粒3C→4H相变．材料的力学性能与晶粒的形态即长径比存在一定的依从关系,并显示出原位增强的特性．在较佳工艺条件下,材料的强度和韧性最大值分别达到620MPa、6．1MPa.m^1/2．压痕裂纹扩展的途径表明,裂纹偏转和晶粒桥联是主要的增韧机理,这得益于其弱的界面结合．     

添加La2O3对Mg2TiO4陶瓷的显微结构与微波介电性能的影响

采用传统烧结工艺,制备了具有不同La₂O₃含量的镁钛镧陶瓷,并研究了La₂O₃组份对材料晶相构成、晶粒、晶界的演变、介电常数和品质因数的影响.结果表明,不含La₂O₃的钛酸镁陶瓷主晶相为Mg₂TiO₄,其平均晶粒尺寸>60μm;引入La₂O₃后,出现新晶相La_0.66Ti_O2.99,材料的晶粒尺寸明显下降;随La₂O₃含量的增加,材料的介电常数线性增加,材料的品质因数Q在10GHz出现最大值(16558).     

钛掺杂的α-Fe2O3-K2O纳米湿敏陶瓷结构与性能研究

采用硬脂酸凝胶法新工艺在α－Fe₂O₃－K₂O复合体系中掺入TiO₂.XRD、BET比表面吸附、Archimede排水法等手段对掺钛α－Fe₂O₃－K₂O纳米陶瓷分析表征结果表明,适量掺杂TiO₂,材料仍保持α－Fe₂O₃的刚玉结构,且具有很高的热稳定性,但抑制了主晶相晶粒成长,增大了材料比表面积及孔隙率．电性能及湿敏特性测试结果表明,适量掺杂TiO₂,降低了材料固有电阻,显著减小了材料湿滞;认为钛掺杂使材料晶粒细化;从而使K+更加分散地沉积在α－Fe₂O₃晶粒表面非晶壳层中,是改善材料湿滞的主要原因．     

复合相基体上制备的beta-氧化铝膜及其特性

研究了在α-Al₂O₃及其与尖晶石复合的陶瓷基体上多晶Na-beta-Al₂O₃膜的形成过程及其特性.结果表明,在单相α-Al₂O₃基体上形成的beta-Al₂O₃膜呈现不均匀的显微结构,异常长大的晶粒尺寸达到15μm.在复合相基体上制备的Na-beta-Al₂O₃膜晶粒尺寸得到了有效的控制,当其中相应的MgO含量为3wt％时,Na-beta-Al₂O₃的晶粒异常生长被完全抑制,最大晶粒尺寸仅2～3μm.动力学分析表明,复合基体表面Na-beta-Al₂O₃(Li,Mg)的形成过程中,Li的扩散和α-Al₂O₃→尖晶石的结构重排同时控制膜的生长过程.所制备的beta-Al₂O₃膜的钠离子导电性与beta-Al₂O₃陶瓷体相似,并取决于其中β-Al₂O₃和β″-Al₂O₃相的相对含量以及过剩MgAl₂O₄的含量.     

高性能陶瓷材料的俄歇能谱分析

降低陶瓷材料表面电荷的积累一直是俄歇分析技术能否成功应用于该类材料必须解决的首要问题. 通过实验认为：陶瓷材料试样减薄法可以用来降低表面电荷.采用这种方法,样品可分析区域大小仅依赖于电子束斑尺寸. 因而,用Microlab 310--F热场发射扫描俄歇微探针分析仪能在几十纳米的微区内,获取结构信息和除氢氦外的化学成分信息,突破了陶瓷材料在低电压、低电流下约几十微米的分析范围. 在此基础上,挑选了掺Dy的α-Sialon ,掺Y、La的α-Si₃N₄与以Al₂O₃为基体加入SiC晶须, 并通氮气氛处理的三种高性能陶瓷作为实验对象,分析和研究它们的晶粒、界面的成份、化学态和结构.发现α-Si₃N₄和α-Sialon陶瓷中的Si(LVV, KLL)峰位都会向低能端漂移,峰位分别为: 84eV 和1613eV. Si--N--O的结合态又使Si(LVV)峰继续漂移到80eV左右. 掺Y、La的α-Si₃N₄的玻璃相区, Si至少以两种或者两种以上的化学态存在.掺Dy的α-Sialon陶瓷的局部区域内有四种组分不同的固溶相及三种组分不同的晶间相. 另外, 在SiC与SiC-BN-C纤维补强复合陶瓷材料的断裂面,观察到从SiC基体拔出的纤维表面的大部分是残留的C层与C-BN交界层.     

Al2O3-SiO2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al₂O₃-SiO₂复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明:550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO₂和γ-Al₂O₃晶体,粒度大小在2-4nm之间,化学组成为Al₂O₃/SiO₂=3:2的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和,γ-Al₂O₃,550-1150℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃,1220℃煅烧的物相为γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al₂O₃;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.