ZrO_2粒径对Si_3N_4陶瓷力学性能的影响

以Si3N4粉体为原料,添加30wt%的Zr O2和8wt%的Y2O3为烧结助剂,研究Zr O2粒径(50 nm、0.15 um和0.6 um)对热压烧结Si3N4力学性能的影响。实验结果表明,随着Zr O2粒径的减小,硬度逐渐降低,但断裂韧性逐渐增加。当粒径从0.6 um降低到50nm时,陶瓷的断裂韧性能从5.86 MPa·m1/2提升到6.92 MPa·m1/2。     

氧化物着色剂对3Y-TZP陶瓷色度及力学性能的影响

在钇稳定四方相氧化锆(3Y-TZP)粉体中分别添加不同质量分数的Fe_2O_3、Pr_6O_(11)、Er_2O_3、CeO_2等氧化物着色剂粉体,在1 500℃保温2h烧结制备3Y-TZP陶瓷,分析了不同氧化物着色剂对3Y-TZP陶瓷着色效果及力学性能的影响.结果表明:添加氧化物着色剂后,陶瓷的主晶相仍均为四方相氧化锆,晶粒紧密堆积,平均晶粒尺寸为200~500nm;随着着色剂添加量的增加,陶瓷的抗弯强度均下降,但均保持在800 MPa以上,满足牙科口腔修复材料的要求;添加4种氧化物着色剂后,陶瓷表面色泽均匀、正反面色差小,添加Fe_2O_3、Pr_6O_(11)、CeO_2的陶瓷均呈黄色,添加Er_2O_3的陶瓷呈粉红色;Fe_2O_3与Er_2O_3的添加对陶瓷的a*值影响较大,而Pr_6O_(11)和CeO_2的添加对b*值影响较大.     

碳包纳米3Y-TZP陶瓷粉体的研究

采用CVD法制备碳包纳米3Y-TZP粉体,并经1200℃低温烧结获得3Y-TZP陶瓷体。分别通过XRD、HRTEM、SEM对碳包裹氧化锆粉体和烧成样品进行表征。结果表明,经过表面包碳修饰,获得了具有较好晶型结构,颗粒尺寸细小的碳包3Y-TZP粉体;与未包碳的试样相比,碳包裹层的存在有效抑制了烧结过程中氧化锆晶粒的长大。     

TiC／（Al2O3／Y-TZP）纳微米复合陶瓷材料的性能及显微结构研究

采用热压烧结制备了TiC/(Al2O3/Y-TZP)纳微米复合材料,用SEM观察了复合材料断口形貌和微观结构,研究了纳米TiC含量对复合材料的力学性能的影响,结果表明:20%TiC(15%Al2O3/5Y-TZP)复相陶瓷抗弯强度和断裂韧性高达620MPa、6.8MPa·m1/2.     

基于梯度结构的Al2O3/ZrO2陶瓷刀具材料的制备及其力学性能

采用真空热压烧结方式制备了Al₂O₃/ZrO₂梯度复合陶瓷刀具材料,并对ZrO₂含量及梯度结构层厚比进行了优化。层厚比为2.0的AZE20梯度复合陶瓷刀具材料维氏硬度为(18.7±0.33) GPa,抗弯强度为(937±28.5) MPa,断裂韧性为(8.2±0.32) MPa·m^1/2,相比最佳ZrO₂含量的均质复合陶瓷刀具材料AZ20,维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别增加了22%、37.8%和43.8%。梯度结构的设计使表层形成残余压应力,晶粒得到一定程度的细化,更多的ZrO₂晶粒因残余压应力尺寸稳定在t相ZrO₂晶粒尺寸。在复合材料断口形貌中发现,其断裂方式为表层穿晶断裂和中间层沿晶断裂的结合,这种混合断裂方式使刀具整体力学性能得到提高。     

造粒粉体松装密度对氮化硅陶瓷球烧结致密化的影响北大核心

以α-Si_(3)N_(4)粉为原料,Y_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)为烧结助剂,通过控制喷雾干燥塔进口温度、喷片孔径制备不同松装密度的造粒粉体,采用气压烧结工艺制备Si_(3)N_(4)陶瓷球,研究造粒粉体松装密度对Si_(3)N_(4)陶瓷球烧结致密化的影响。结果表明:随造粒粉体松装密度的增大,Si_(3)N_(4)陶瓷球致密化程度先增大后减小;当松装密度为0.89 g/cm^(3)时,Si_(3)N_(4)陶瓷球显微气孔最少,致密化水平最好,致密化程度最高,力学性能最优,其抗弯强度为995 MPa,压碎载荷比为67%,断裂韧性为6.41 MPa·m^(1/2),维氏硬度为1505 HV_(10)。     

光固化成型ZTA陶瓷的微观结构与性能研究

采用光固化成型和无压烧结制备ZrO_2含量(质量分数,下同)为14%～20%的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷,研究ZrO_2含量和烧结温度(1 500～1 650℃)对ZTA陶瓷微观结构、晶粒尺寸、相对密度和力学性能的影响。结果表明,ZrO_2含量对ZTA陶瓷微观结构无明显影响。提高烧结温度有利于ZTA陶瓷的致密化,可降低陶瓷中的孔隙率,提高材料的力学性能,但当烧结温度达到1 650℃时,会使ZTA陶瓷的力学性能降低。烧结温度为1 550℃、ZrO_2含量为14%的ZTA陶瓷具有较好的综合力学性能,硬度和断裂韧性分别为(18.53±0.14)GPa和(5.63±0.39)MPa·m~(1/2)。     

原料粉体粒径对NiCuZn软磁铁氧体微观结构和磁性能的影响

通过改变二次球磨时间(1～6 h)调控原料粉体粒径,采用固相烧结法制备NiCuZn软磁铁氧体,研究了原料粉体粒径对软磁铁氧体微观结构和磁性能的影响。结果表明：粉体粒径随着二次球磨时间的延长而减小,尺寸分布逐渐集中;制备的软磁铁氧体晶粒尺寸的均匀性先变好后变差,晶界先变清晰后变模糊;随着粉体粒径的减小,NiCuZn软磁铁氧体的起始磁导率、饱和磁感应强度、相对密度及电阻率均先增大后减小,功率损耗先减小后增大;当二次球磨时间为3 h时,粉体粒径主要集中在2.5～3.5μm,平均粒径为3.237μm,烧结制备的软磁铁氧体的晶界较为清晰,晶粒尺寸均匀,起始磁导率、饱和磁感应强度最大,分别为1 385 H·m^-1和360 mT,功率损耗最小,为284 kW·m^-3。     

搅拌轴线速度对MWCNTs/Cu复合粉体和材料性能的影响

采用高能球磨法制备了多壁碳纳米管与铜粉(MWCNTs/Cu)的复合粉体,随后用真空热压烧结制备了MWCNTs/Cu复合材料,研究了球磨搅拌轴线速度对MWCNTs/Cu复合粉晶粒尺寸、粉体形貌及对MWCNTs/Cu复合材料力学性能的影响。结果表明:随着搅拌轴线速度的增大,铜的晶粒尺寸明显减小,搅拌轴线速度为4.2/4.8m·s-1时,其晶粒尺寸趋于稳定,为23nm;MWCNTs/Cu复合材料的抗拉强度和硬度先增大后减小,当搅拌轴线速度为4.2/4.8m·s-1时,抗拉强度和硬度达到最大,分别为187.21 MPa和166 HV;球磨后铜粉形貌由球状变为片状,MWCNTs嵌入铜基体内,当受到外界载荷时MWCNTs起到承担载荷的作用,从而提高了复合材料的力学性能。     

显微结构对Si3N4力学性能和热导率的影响分析

以MgSiN_2、Y_2O_3和Yb_2O_3为添加剂,通过1 800℃热压烧结制备Si_3N_4陶瓷,研究显微结构对Si_3N_4力学性能和热导率的影响。结果表明,不同烧结助剂制备的Si_3N_4的相对密度均在99%以上。分别添加MgSiN_2、Y_2O_3和Yb_2O_3的Si_3N_4样品,晶粒尺寸依次降低,并且断裂韧性、抗弯强度和热导率均依次降低。高长径比的长棒状β-Si_3N_4晶粒能增加Si_3N_4材料的抗弯强度和断裂韧性。采用MgSiN_2作为烧结助剂促进Si_3N_4晶粒生长,Si_3N_4的热导率较高。以MgSiN_2作为添加剂的Si_3N_4具有较好的性能,其热导率、抗弯强度和断裂韧性分别为64.37 W·m~(-1)·K~(-1)、840 MPa和6.96 MPa·m~(1/2),满足绝缘散热基板的需求。     

机械合金化制备TiC/W纳米晶复合粉体的烧结特性

利用高能机械球磨制备出W-10%TiC复合粉体并进行烧结,分析了粉体特性和烧结体的组织形貌.结果表明:球磨使引入的镍铁和钨形成固溶体,并且产生大量缺陷,从而促进烧结致密化.随着球磨时间的延长,粉体晶粒尺寸下降,点阵畸变逐渐增大,经过球磨后粉体具有较高的烧结活性,并且随着球磨时间的延长,复合粉体烧结后密度逐渐增加.烧结体显微组织均匀致密,没有间隙和空洞出现,其中钨颗粒近似呈球状,粒径为20～30 μm,碳化钛颗粒基本保持原始颗粒大小(1～2 μm)弥散分布在相邻的钨颗粒边界处;钨镍铁相呈网状组织包围着部分钨和碳化钛颗粒,其体积随着球磨时间延长而增加.     

烧结对纳米铁酸盐的影响

采用TEM和XRD方法研究了热处理条件对于纳米铁酸盐的结构和性能的影响。结果表明:随煅烧温度升高,纳米铁酸盐晶粒尺寸显著增大,晶粒发育趋于完整导致晶格畸变度明显降低,结构致密程度增加使得晶格常数减小,粉体烧结程度增大,相应粉体相对密度随之增加;较低温度(如300℃)下,煅烧时间对纳米铁酸盐晶粒尺寸无明显影响,相应晶格畸变度、晶格常数和粉体相对密度变化不大;较高温度(如600℃)下,铁酸盐晶粒尺寸随煅烧时间延长而增大,且煅烧初期粒子增长较快,此过程伴随着铁酸盐晶格畸变度进一步下降,晶格常数却有所增加,粉体相对密度略有下降;认为烧结过程铁酸盐晶粒生长为扩散生长机制是造成不同煅烧温度下煅烧时间对纳米铁酸盐微观结构和性能的影响行为不同的主要原因。     

机械合金化制备纳米晶铁-铜合金粉体

利用机械合金化方法制备了纳米晶铁-铜合金粉体,采用XRD、SEM和粒度分析仪对粉体在球磨过程中的固态相变、微观形貌和粒径变化进行了分析。结果表明:球磨20 h后,粉体的衍射峰宽化并形成固溶体,随球磨时间延长,粉体的晶粒尺寸逐渐减小,微观应变和晶格常数逐渐增大;粉体颗粒首先被碾压成扁平状并相互焊合使颗粒尺寸粗化,然后随球磨的继续进行变成球状的小颗粒,使颗粒尺寸逐渐减小;球磨65 h后,颗粒形貌和组织趋于稳定,获得了平均粒径为5.80～7.76μm的纳米晶粉体,粉体平均晶粒尺寸达到8 nm左右。     

Al2O3陶瓷材料的摩擦学研究进展

氧化铝陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好、高温性能优良、抗黏结和抗扩散能力强、化学稳定性好等特点,广泛应用于高速切削和切削难加工材料领域。从陶瓷材料晶粒尺寸与摩擦学性能相关性、复相氧化铝陶瓷材料的摩擦学性能和氧化铝陶瓷的磨损机制3个方面,综述氧化铝陶瓷材料摩擦学研究进展,以期为新型高品质氧化铝陶瓷刀具材料的开发提供帮助。细化晶粒和组分复合化是提高陶瓷材料的强度和断裂韧性,进而提升其摩擦学性能的有效途径,但目前氧化铝陶瓷摩擦学研究主要是基于晶粒尺寸为600 nm以上的单相陶瓷和基体晶粒尺寸为1μm左右的复相陶瓷材料,对纳米/超细晶(500 nm以下)氧化铝陶瓷材料的研究是未来的研究方向。     

过量Bi2O3对熔盐法制备钛酸铋的影响

采用NaCl-KCl熔盐法制备了各向异性的片状Bi4Ti3O12粉体,研究了过多Bi2O3对粉体尺寸、形貌以及陶瓷的显微组织和介电性能的影响。结果表明：Bi2O3过量对Bi4Ti3O12的相结构无影响,随过量Bi2O3的增加,Bi4Ti3O12粉体的尺寸及各向异性的程度均有所增大;烧结后的Bi4Ti3O12陶瓷晶粒呈片状,且随Bi2O3含量的增加,钛酸铋陶瓷密度和介电常数先增加后降低,绝缘电阻率随之逐渐减小,介电损耗显著增大。     

显微结构对Y-TZP/Al2O3复合陶瓷磨料磨损性能的影响

以不同Y2O3加入方式(如化学共沉淀和机械混合)制备的Al2O3增强Y-TZP陶瓷(AZD)为研究对象，研究了显微结构对陶瓷耐磨性的影响。结果表明：化学共沉淀法制备的CYADZ与机械混合的MYADZ的硬度和断裂韧性值相近：CYADZ结构均匀、品粒细小，而由于Y2O3的不均分布，MYADZ结构不均、晶粒相差较大。球磨磨料磨损后，CYADZ复合陶瓷较MYADZ复合陶瓷耐磨性好，宏观力学性能如硬度和断裂韧性对陶瓷材料耐磨性的影响应以显微结构为先决条件。     

水基干压成型高导热氮化硅陶瓷的结构和性能

以α-Si₃N₄、β-Si₃N₄、MgO、Y₂O₃为原材料，利用以水为分散介质的水基干压成型工艺在不同温度(1 750,1 850℃)下烧结制备高导热氮化硅陶瓷，研究了不同烧结温度下陶瓷的结构、力学性能和热导率，并与以无水乙醇作为分散介质的非水基干压成型氮化硅陶瓷进行对比。结果表明：陶瓷的晶粒均呈长柱状，并且零散的粗大晶粒周围分布着较多的细长晶粒，呈双模式组织结构；1 750,1 850℃烧结温度下水基干压成型陶瓷的抗弯强度分别为555.7,747.5 MPa,断裂韧度分别为8.14,8.25 MPa·m^1/2,均略低于非水基干压成型陶瓷，相对密度分别为99.00%,99.58%,平均晶粒尺寸分别为1.06,1.27μm,热导率分别为65.70,75.54 W·m^-1·K^-1,均略高于非水基干压成型陶瓷。     

放电等离子烧结TiB2-B4C复相陶瓷材料的力学性能和微观组织

采用放电等离子烧结技术制备了TiB₂-B₄C复相陶瓷材料,研究了烧结温度和保温时间对TiB₂-B₄C陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响。研究表明,当烧结温度为1700℃,保温5min时,陶瓷刀具材料的微观组织均匀,晶粒相对细小,致密度较高,材料的组织缺陷最少,综合力学性能较优。此时,抗弯强度598MPa,硬度22.8GPa,断裂韧性约为6.8MPa·m^1/2。     

起始粉末粒径对纳米氮化硅陶瓷抗热震性能的影响

采用热压烧结方法制备了晶粒尺寸为100nm左右的氮化硅陶瓷材料,研究了起始粉末对纳米氮化硅陶瓷抗热震性能的影响。研究结果表明,在纳米晶粒尺寸范围内,晶粒较大的氮化硅陶瓷具有较好的抗热震性能,随起始粉末中α-Si3N4含量的增加,氮化硅陶瓷的抗热震性能得到明显提高。     

氧化物弥散增强低活化铁素体/马氏体9Cr钢的显微组织与拉伸性能

采用粉末冶金法制备了核聚变反应堆第一壁候选结构材料——氧化物弥散强化低活化9Cr钢,采用XRD、OM、SEM、EDS等对合金化之后的粉体及烧结体的组织进行了分析,讨论了球料比对粉体特性以及烧结温度对烧结体组织与抗拉强度的影响。结果表明:球料比为20:1、球磨48 h的粉体颗粒呈片层状,尺寸较均匀,合金化效果较好;烧结温度在1300～1390℃范围内,随着温度的提高,烧结体的孔隙率降低,组织更加均匀,抗拉强度由376.0MPa逐渐增大到562.9MPa,伸长率同步增大,最大为20.2%。