液相烧结Al_2O_3/3Y–TZP复相材料的致密化与力学性能

以CaO–MgO–SiO2玻璃为烧结助剂,用液相烧结法制备了氧化铝和3%氧化钇稳定四方氧化锆复相材料。研究了烧结助剂对材料致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明:由于CaO–MgO–SiO2玻璃具有较小的液相粘度,因而对材料的致密化有较大促进作用,可使材料在1500℃获得致密。烧成温度和材料组成均对Al2O3和ZrO2的平均晶粒尺寸产生影响。显微结构中少量的Al2O3和ZrO2晶粒为晶内分布。引入烧结助剂降低了材料的烧结温度,使材料具有细晶结构,因而具有良好的力学性能,在最佳条件下,样品的抗弯强度可达到778MPa。     

液相烧结Al2O3/3Y-TZP复相材料的致密化与力学性能

以CaO-MgO-SiO2玻璃为烧结助剂,用液相烧结法制备了氧化铝和3%氧化钇稳定四方氧化锆复相材料.研究了烧结助剂对材料致密化、显微结构及力学性能的影响.结果表明:由于CaO-MgO-SiO2玻璃具有较小的液相粘度,因而对材料的致密化有较大促进作用,可使材料在1 500℃获得致密.烧成温度和材料组成均对Al2O3和ZrO2的平均晶粒尺寸产生影响.显微结构中少量的Al2O3和ZrO2晶粒为晶内分布.引入烧结助剂降低了材料的烧结温度,使材料具有细晶结构,因而具有良好的力学性能,在最佳条件下,样品的抗弯强度可达到778 MPa.     

高铝矾土的烧结动力学特征

研究了高铝矾土(Al2O388,Al2O3质量分数约为88%)的烧结动力学,借助于X射线衍射仪和扫描电子显微镜对Al2O388的烧结特性进行了表征。结果表明:提高烧结温度有利于加快Al2O388的致密化进程。Al2O388的烧结符合液相烧结机理及特征:高于1 100℃,样品液相量逐渐增多并伴随有颗粒重排;约为1 500℃时,烧结进入溶解--沉淀阶段,刚玉晶粒在液相中的溶解可加速传质、促进致密化;1 600℃时烧结进入后期重结晶阶段,晶粒发育长大并形成封闭气孔。等温烧结动力学分析结果表明:在1 450、1 500和1 550℃,样品的线收缩率与时间在双对数坐标下呈现良好的线性关系,Al2O388的烧结激活能为289kJ/mol。     

氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究

本实验以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料。当3Y-TZP含量为30wt%时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1 400℃,试样的相对密度高达96.35%。在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小。纳米级的3Y-TZP颗粒会形成"內晶型"结构。在烧结温度为1 450℃时,含30wt%3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22MPa。     

热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成和显微结构研究

本实验采用机械合金化工艺结合热处理工艺制备Fe3Al金属间化合物粉末,并将Fe3Al粉末与Al2O3粉末相混合制备Fe3Al/Al2O3复合粉末,并通过热压烧结工艺制备Fe3Al/Al2O3复合材料块材试样,对Fe3Al/Al2O3复合材料的物相组成,显微结构和力学性能进行研究.结果表明采用机械合金化工艺球磨60h后得到Fe-Al金属间化合物粉末.并经过800℃和1000℃热处理后得到Fe3Al金属间化合物粉末.经过热压烧结后得到的Fe3Al/Al2O3复合材料块材主要有Fe3Al相和Al2O3相.Fe3Al/Al2O3复合材料的显微结构均匀致密.Fe3Al晶粒均匀分布在Al2O3基体中,Fe3Al晶粒的平均颗粒尺寸为3～4μm,而Al2O3基体颗粒尺寸为4～5 μm.随着基体中Fe3Al合金含量的增加,Fe3Al/Al2O3复合材料的密度和相对密度逐渐增加;Fe3 Al/Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性逐渐增加;Fe3Al/Al2O3复合材料的洛氏硬度和弹性模量逐渐降低.Fe3Al/Al2O3复合材料具有较高的力学性能是由于复合材料具有均匀致密的显微结构.     

Y_2O_3加入量对AlN陶瓷导热率的影响

将不同量Y2O3烧结助剂加入AlN纳米粉体,进行N气氛常压烧结。实验表明,AlN陶瓷致密度随Y2O3加入量的增大而增大,Y2O3烧结助剂加入量在1～3wt%时,导热率随温度上升而上升,Y2O3烧结助剂加入量超过4wt%时,导热率反而下降。     

高压烧结高纯微晶氧化铝陶瓷

以商业生产的高纯纳米α-Al2O3粉(99.9%,质量分数)、分析纯Mg(NO3)2为原料,以两面顶压机高压烧结,制备了纯Al2O3陶瓷及微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷,并进行了密度测试与显微结构分析.与常压烧结相比,高压烧结可显著降低高纯Al2O3陶瓷的烧结温度,提高传质速率,大幅度缩短烧结时间,达到快速、低温烧结的效果.与常压烧结明显不同,在高压烧结时,MgO对高纯AlO3陶瓷的烧结致密化几乎没有影响.在4.5GPa,100 ℃高压烧结30 min,制备的纯Al2O3陶瓷的相对密度为97.65%,微量MgO掺杂的Al2O3陶瓷的相对密度达97.93%、平均晶粒尺寸约为4 μm.     

MgO-CaO-SiO_2添加剂对纳米晶刚玉磨料烧结性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺合成陶瓷刚玉磨料,研究了MgO-CaO-SiO2复相添加剂的组成及添加量对刚玉磨料烧结性能的影响以及形成液相时刚玉磨料的烧结动力学。结果表明:MgO-CaO-SiO2添加剂的组成和添加量对刚玉磨料的结构和性能有显著影响。当加入2.5wt%组成为5MgO-CaO-5SiO2的添加剂时,烧结后得到刚玉磨料平均晶粒尺寸达到80 nm,致密化程度高,单颗粒抗压强度为37.5 N。引入复相添加剂的液相烧结激活能为193.2 kJ/mol,结果说明该陶瓷刚玉磨料的烧结化过程由扩散机制控制。     

SiC颗粒弥散快速热压烧结Al_2O_3、ZrO_2材料的研究

本文在Al2O3、Zr O2原料中掺加入10wt%的高纯Si C粉,进行快速热压烧结,得到完整的致密无孔的制品。其各自的力学性能与相应无压烧结的制品相比有一定程度的提高。通过SEM分析内部微观结构发现,Si C是以颗粒弥散方式分布于制品内部,Si C的加入改善了材料的热性能,如:热膨胀系数、热导率等,使制品能快速烧结而不开裂。     

热压温度和时间对Fe_3Al/Al_2O_3纳米复相陶瓷结构和性能的影响

以自制的纳米晶Fe3Al(有序DO3结构)为增强相,纳米粉Al2O3为基体相,采用热压烧结制备了Fe3Al/Al2O3纳米复相陶瓷,研究了热压温度和时间对复相陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明:复相陶瓷的相组成为Fe3Al和Al2O3。热压温度为1400℃时,部分晶粒尺寸从0.5μm增大到1μm,板片状Al2O3晶粒消失;热压时间为60min时,晶粒尺寸趋于一致,为1μm左右,呈现出较致密的准球形堆积状态。随着热压温度的升高或热压时间的延长,复相陶瓷的相对密度、Vickers硬度和断裂韧性均有不同程度的提高,最大值分别为93.31%,975MPa和8.30MPa·m1/2。对显微硬度压痕裂纹进行扫描电镜观察和分析表明:材料断裂韧性的提高,是通过对裂纹的偏转和吸收、超细晶韧化和Fe3Al的补强和增韧等方式进行的。     

MgAlON结合镁质和尖晶石质材料的烧结性能

以镁砂或尖晶石为骨料,以Al-Al2O3 -MgO混合粉为基质料,采用氮化烧结法制成MgAlON结合镁质和尖晶石质复合材料,研究了烧成温度和基质料中Al2O3、Al比 (质量比,下同 )和Al2O3、MgO比对试样烧结性能的影响。研究表明:以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随烧成温度的升高而提高,但以镁砂为骨料的试样在 1400℃时烧结致密化程度最差;随着基质料中Al2O3、Al比的提高,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度基本上呈增加趋势,以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度则基本上呈下降趋势;当基质料中Al2O3、MgO比为 2. 33时,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度最差,而以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随着基质料中Al2O3、MgO比的提高而降低。     

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。     

液相烧结SiC陶瓷

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,热压烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,研究了起始粉末的性能对烧结体的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,Al2O3、Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,并通过溶解和再析出机制,促进晶体生长。物相分析表明,β-SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生了β→α的相变。显微结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。     

Y3+掺杂对Al2O3陶瓷硬度的影响

本实验主要研究了稀土Y2O3添加量、成形压力和烧结温度等对氧化铝陶瓷的影响.研究结果表明,在Y2O3掺量为0.5wt%、压力20MPa和1 600℃烧成(保温2h)的条件下,Al2O3陶瓷的密度可达3.9g/cm3以上,其硬度也得到了很大程度的提高.微观结构分析表明,添加Y2O3不仅可以细化晶粒,还能抑制氧化铝晶粒的异常长大,使晶粒尺寸均匀而形成致密化结构.     

低温烧结Mg_4Nb_2O_9-0.75wt%V_2O_5-1.5wt%Li_2CO_3微波介质陶瓷及其性能研究

采用高能球磨法制备陶瓷,研究了0.75wt%V2O5和1.5wt%Li2CO3共掺杂对Mg4Nb2O9陶瓷的烧结性能和微波介电性能的影响。实验结果表明0.75wt%V2O5和1.5wt%Li2CO3共掺杂有助于Mg4Nb2O9陶瓷在烧结过程中形成液相,促进低温致密化烧结,进而降低陶瓷的烧结温度。900℃烧结Mg4Nb2O9陶瓷,结构致密、组织均匀,平均粒径0.75μm,εr=12.58,Q×f=5539 GHz。随烧结温度升高,晶粒长大,密度升高,εr和Q×f值增大。微波介电性能表征表明Mg4Nb2O9-0.75wt%V2O5-1.5wt%Li2CO3陶瓷在950℃下低温烧结,获得εr=13.07,Q×f=10858GHz的亚微米级陶瓷,其优良的微波介电性能使其有望成为新一代低温烧结低介高频微波介质基板材料。     

液相烧结氧化铝陶瓷及其烧结动力学分析

研究了CuO TiO2复相添加剂对Al2O3陶瓷烧结性能、显微结构的影响以及添加剂形成液相时Al2O3陶瓷的烧结动力学.结果显示:添加剂的加入明显地促进了Al2O3陶瓷的烧结致密度.添加剂含量对致密有明显影响,含量越高,烧结速率越快.当添加剂(CuO TiO2)为2%(质量分数),CuO/TiO2质量比为1/2时,Al2O3样品致密度最高.添加剂的存在使Al2O3晶粒发生较快生长,晶粒形貌为等轴状.通过等温烧结动力学,确定掺杂Al2O3陶瓷烧结激活能为25.2kJ/mol,表明可能是氧离子和铝离子在液相中的扩散作用控制了烧结过程.     

(Y,Mg)-PSZ材料的微晶化设计、制备与表征

通过化学包裹-共沉淀工艺制备MgO,Y2O3复合稳定、硬质相颗粒(Al2O3,MgAl2O4)均匀包裹的氧化锆基超细陶瓷粉体。经干压、等静压成型,在小于或等于1550℃下烧结致密并实现了PSZ材料的微晶化。借助XRD,SEM,TEM,EDAX等手段研究了材料的微观结构、物相组成与宏观力学性能间的关系,结果表明：(1)通过MgO,Y2O3的复合稳定和硬质相颗粒相(Al2O3,MgAl2O3)的晶界钉扎,在较低烧结温度(小于或等于1550℃)下制备了复相PSZ陶瓷,晶粒尺寸控制在10μm左右;(2)经1100℃下适时热处理,所制备的复相PSZ陶瓷表现出PSZ增韧材料所特有的优良力学性能和结构特征;(3)引入Al2O3,MgAl2O4等硬质颗粒相,即细化晶粒、强化晶界的同时,又利用其颗粒增韧和微裂纹增韧等机制以提高材料的中、高温力学性能。     

尖晶石对不烧MgO-MA-C及Al2O3-MA-C质耐火材料抗氧化性的影响

以电熔镁砂、电熔白刚玉和烧结尖晶石等为原料,研究了尖晶石的加入量(0,5%,10%,15%,20%,30%)和加入形式(≤0.044 mm的细粉或<2mm的颗粒)对不烧MgO-MA-C及Al2O3-MA-C质耐火材料抗氧化性的影响.结果表明MgO(Al2O3)-MA-C质耐火材料的抗氧化性开始随着尖晶石细粉的加入逐渐变强,尖晶石细粉的加入量为5%～10%时抗氧化性最好,当尖晶石细粉的加入量再继续增加时,抗氧化性变差;固定尖晶石加入量为10%,尖晶石以细粉形式加入时,试样的抗氧化性最好,逐渐加大尖晶石的粒度,试样的抗氧化性变差;MgO-MA-C质耐火材料的抗氧化性比Al2O3-MA-C质耐火材料的抗氧化性好.     

凝胶注模成型碳化硅陶瓷的烧结和性能

研究了用La2O3:Y2O3=4:1作SiC陶瓷的烧结助剂，同时添加Al2O3改变液相的性质，研究发现；该添加剂系统能有效地降低碳化硅陶瓷的烧结温度，Al2O3的引入提高了液相与碳化硅颗粒的反应性，增加了液相对碳化硅颗粒的润湿性，从而对促进碳化硅的烧结十分有利，烧结温度为1850℃，Al2O3:La2O3:Y2O3=4:4.8:1.2(摩尔）时烧结的碳化硅陶瓷具有最佳性能。     

液相烧结氧化铝和氧化钇稳定四方氧化锆复相材料的显微结构与力学性能

以TiO2，MnO2及CaO—Al2O3-SiO2玻璃为烧结助剂，利用液相烧结法制备了氧化铝和3％氧化钇稳定四方氧化锆复相材料。研究了烧结助荆对材料致密化、显微结构及力学性能的影响。结果表明：除TiO2可与ZrO2晶粒形成部分固溶外，烧结助剂主要以晶间玻璃相的形式存在，并影响了Y2P3在ZrO2晶粒中的分布。烧结助荆的引入显著促进材料的致密化，降低了烧结温度，使材料具有细晶结构，因而具有良好的力学性能。