MgO和烧结温度对Al_2O_3陶瓷致密化过程的影响

以高纯α-Al_2O_3粉体为原料,MgO为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备氧化铝陶瓷。研究了MgO添加量和烧结温度对氧化铝陶瓷致密化过程及显微结构的影响,并分析了烧结过程中气孔的扩散与演变。结果表明:添加适量MgO可以降低氧化铝陶瓷的烧结温度,抑制晶粒长大,提高致密度,0.25%(质量分数)是MgO的最佳添加量;随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,气孔率降低,1 550℃为最佳烧结温度;在此条件下获得的微米晶氧化铝陶瓷,其相对密度达到99.96%,平均晶粒尺寸约为3μm,且晶粒大小均匀,几乎无异常长大现象。     

烧结助剂对高纯氧化铝陶瓷致密化过程的作用

分别以TiO2和MgO-La2O3复合物为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备高纯氧化铝陶瓷。探讨了两类烧结助剂对氧化铝陶瓷显微结构的影响,并分析了其气孔排出过程。结果表明,添加TiO2可以降低高纯氧化铝陶瓷的烧结温度,易发生晶粒二次长大、形成晶内孔。添加MgO-La2O3复合烧结助剂降低烧结温度同时产生第二相物质,阻碍晶界迁移,减小晶粒尺寸,提高坯体致密度。     

掺杂不同质量分数Y_2O_3、MgO对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备了不同质量分数Y_2O_3单独掺杂及不同质量分数Y_2O_3、MgO共同掺杂的Al_2O_3陶瓷,研究了烧结助剂掺杂质量分数对Al_2O_3陶瓷显微结构及介电性能的影响。结果表明,孔隙率是影响Al_2O_3陶瓷介电性能的主要因素;单独掺杂质量分数为0.25% Y_2O_3时,Al_2O_3陶瓷得到最优的介电性能,介电常数(ε_r)为9.5±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在10~(-3)数量级以内;同时掺杂Y_2O_3和MgO能进一步改善其介电性能,当两者质量分数均为0.25%时,得到最优值,介电常数(ε_r)为10.3±0.2,介质损耗(tanδ)稳定在8×10~(-4)以下。     

复合添加剂对氧化铝陶瓷烧结性和抗热震性的影响

研究了复合添加剂MnO2、MgO和Y2O3对Al2O3陶瓷烧结性和抗热震性的影响.试验结果表明:在复合添加剂中引入MgO和Y2O3大幅度提高了Al2O3陶瓷的致密度,促进了陶瓷的烧结,提高了材料的强度.Al2O3陶瓷的抗热震性能也得到提高,当MgO和Y2O3的含量为0.5%时,Al2O3陶瓷的临界热震温差在300℃左右,抗热震性能大大提高;继续增加MgO和Y2O3的含量,其抗热震性有所降低.添加复合添加剂的Al2O3陶瓷的抗热震性受到细晶强化和气孔的共同控制,对抗热震性提高的主要贡献为细晶强化,但气孔也会影响其抗热震性.     

烧结助剂Al_2O_3与Y_2O_3对固态锂离子电解质LLZO的锂离子电导率的影响

以Li_2CO_3,La_2O_3和ZrO_2为原料,分别添加Al_2O_3和Y_2O_3作为烧结助剂,制备锂离子固态电解质xAl_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)和xY_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)(分别简称为xAl_2O_3-LLZO和xY_2O_3-LLZO。x为摩尔分数,x=0,0.1,0.2,0.3,0.4和0.5),研究Al_2O_3和Y_2O_3的添加量对LLZO的结构与锂离子电导率的影响。结果表明,在1 150℃烧结15 h时,Al_2O_3和Y_2O_3这2种烧结助剂都能稳定立方相石榴石结构LLZO。当Al_2O_3过量时,产生LaAlO_3杂相,当Y_2O_3过量时,产生Li_2ZrO_3和YO_(1.458)杂相。0.2Y_2O_3-LLZO在1100~1200℃范围内能形成稳定的立方相石榴石结构LLZO,并且在1 150℃烧结27 h不发生分解反应;LLZO的致密度和锂离子电导率都随烧结助剂含量增加而先增加后减小,Al_2O_3和Y_2O_3的最佳添加量x分别为0.2和0.3,所得0.2Al_2O_3-LLZO的致密度与离子电导率分别为94%和1.78×10~(-4)S/cm,0.3Y_2O_3-Li_7La_3Zr_2O_(12)的致密度与离子电导率分别为96%和5.23×10~(-4)S/cm。     

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

氧化铝基微波陶瓷材料的制备及性能研究

采用常压烧结法制备氧化铝陶瓷样品,通过添加CaO-MgO-SiO2(CMS)烧结助剂来降低氧化铝陶瓷的烧结温度。通过设计实验改变烧结助剂的配比来研究其对氧化铝陶瓷性能的影响,以制备出高致密度、介电常数稳定、介电损耗低的氧化铝陶瓷。利用D/MAX-2000/PC型X射线衍射仪来分析氧化铝陶瓷的相组成,利用S-4800型场发射扫描电子显微镜来观察氧化铝陶瓷的微观形貌,利用6500B精密阻抗分析仪测试氧化铝陶瓷的介电性能。结果表明:当MgO的添加量为0.3%(质量分数,下同),当CaO的添加量为1.0%时,样品的介电性能最好(介电常数εr≈9.5,介电损耗tanδ10-4),其致密度也较高(表观密度达3.7 g·cm-3)。     

助烧体系对注射成形碳化硼陶瓷烧结性能的影响

采用粉末注射成形技术制备碳化硼陶瓷微结构零件,用SiC-Al2O3-Y2O3和SiC-ZrO2两种助烧体系进行烧结。分析助烧体系(SiC-Al2O3-Y2O3和SiC-ZrO2)对零件的致密度、相组成、微观组织和断裂机制的影响。结果表明:添加助烧剂可有效提高碳化硼制品的烧结性能。采用SiC-Al2O3-Y2O3助烧体系烧结的零件由B4C、SiC、B2YC2和YAG等4种相组成,随烧结温度升高,其致密度先增加后减小,在1 950℃烧结时达到最大值,为97.1%。而采用SiC-ZrO2助烧体系时致密度随烧结温度升高而增加,在2 240℃达到最大值,为95.1%,相组成为B4C、SiC和ZrB2相。零件的断裂形式都以穿晶断裂为主,含有一定的沿晶断裂。     

复合烧结助剂中TiO_2对α-Al_2O_3陶瓷支撑体的性能影响

以α-Al_2O_3为骨料,采用挤压形制备单管式α-Al_2O_3陶瓷支撑体。主要研究烧结助剂TiO_2及其添加量对α-Al_2O_3陶瓷管支撑体性能的影响。分析了α-Al_2O_3陶瓷支撑体中TiO_2对支撑体烧结温度、晶相组成和微观形貌等的影响。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对成品进行表征。研究表明:TiO_2作为一种主要烧结助剂,明显促进支撑体烧结和致密性。当TiO_2的添加量为3.0%时,制备出的氧化铝支撑体样品的抗折强度为70.75 MPa,孔隙率为31.58%,纯水通量达到5 489.64 L/m2·h·MPa,酸/碱腐蚀重量损失率为1.88/1.60%。     

ZnO/Y_2O_3 对氧化铝基陶瓷性能的影响

研究了ZnO/Y_2O_3复合添加剂对75%氧化铝基陶瓷烧结性、体积密度、抗折强度和物相组成的影响. 结果表明: 当ZnO/Y_2O_3为1∶ 0.3时, 在1290 ℃烧结后, 样品的性能可达到: 抗折强度149.9 MPa和体积密度3.16 g·cm~(-3). XRD分析结果表明: ZnO/Y_2O_3不同比例复合时, 锌铝尖晶石相、钙长石相和刚玉相发生了较大变化, 从而影响了材料的性能.     

CuO-TiO_2对多孔氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al2O3为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂和粘结剂,丙三醇为润滑剂和增塑剂,CuO-TiO_2为烧结助剂,采用挤压成形和固态粒子烧结法制备管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、抗折强度测试等,研究CuO-TiO_2对氧化铝陶瓷支撑体的晶相组成与微观形貌、孔隙率、抗折强度、耐酸/碱腐蚀等性能的影响。结果表明:TiO_2与Al2O3固相反应生成Al2TiO5,并生成大量正离子空位而提高扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化,同时CuO的液相润湿作用使TiO_2的固溶温度降低,生成液相低共熔物CuAl2O4,进而实现低温烧结。当TiO_2与CuO的添加量(质量分数)分别为3%和1.5%、烧结温度为1200℃时,获得孔隙率为33%、抗折强度104.4MPa、酸/碱腐蚀后的质量损失率为0.02%/0.09%的性能优异的管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。     

MgO-Y_2O_3-Re_2O_3添加对氮化硅陶瓷微观组织及性能的影响

以α-Si_3N_4为原始粉料,MgO-Y_2O_3-Re_2O_3为烧结助剂,采用热压烧结法制备氮化硅陶瓷。通过阿基米德排水法、XRD、SEM、三点弯曲法、压痕法和激光闪光法分别对氮化硅的致密度、相组成、显微结构、抗弯强度、断裂韧性和热导率进行检测。研究表明:添加Mg O-Y_2O_3-Re_2O_3(Re=Er、Sm、Dy、La、Y、Yb)的样品中,Sm_2O_3、Y_2O_3、Yb_2O_3易促使Y_2O_3分别形成第二相Y_2SiO_3、Y_2Si_3O_3N_4和Y_2SiO_5。同时,添加MgO-Y_2O_3-Re_2O_3(Re=Sm、Dy、La、Yb)的Si_3N_4中,长柱状晶均匀地镶嵌在较小的基体晶粒中,起自增强增韧作用,其抗弯强度均在920 MPa以上,断裂韧性均在6.93 MPa·m~(1/2)以上。与传统二元烧结助剂MgO-Re_2O_3相比,MgO-Y_2O_3-Re_2O_3三元添加剂中Re~(3+)半径的改变,对Si_3N_4陶瓷显微结构、抗弯强度及断裂韧性未产生规律性的影响,但其热导率随添加剂Re~(3+)半径减小而增大。     

Y_2O_3对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

本文以Ti-6Al-4V+x Y_2O_3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+x Y_2O_3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y_2O_3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3后会细化晶粒,当Y_2O_3含量超过0.2%之后,随着Y_2O_3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y_2O_3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6%Y_2O_3时力学性能最好,屈服强度970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、19.4%,致密度提高到99.28%;Y_2O_3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。     

稳定剂对40Mo-ZrO_(2)金属陶瓷结构及导电性能的影响北大核心

为减轻ZrO_(2)可逆相变对40Mo-ZrO_(2)金属陶瓷结构和性能的影响,在ZrO_(2)陶瓷基体中分别添加3%Y_(2)O_(3)和12%CeO_(2)的稳定剂,通过粉末冶金方法获得金属陶瓷烧结体,分析添加稳定剂对金属陶瓷试样的微观结构及导电性能的影响。结果表明,在陶瓷基体中添加Y_(2)O_(3)和CeO_(2)稳定剂后,组分中出现明显的四方氧化锆,烧结体颗粒的尺寸有所增加,金属相网状结构更加明显,提高了烧结体密度,降低了烧结体孔隙率,烧结体电导率有所提高;随着温度升高,金属陶瓷电导率有所降低,且电导率随温度的变化率逐渐减小,金属陶瓷电导率主要呈现金属相电子导电机理。     

氧化铝陶瓷的研制

氧化铝陶瓷是α-Al2O3的烧结制品,其化学性质稳定,耐酸、耐碱、耐高温,比重大、硬度高,在陶瓷,磨料磨具,耐火材料领域得到了广泛地应用.因α-Al2O3的熔点较高,氧化铝陶瓷的烧结相当困难,本文探讨了烧结氧化铝陶瓷的工艺条件与方法.详细地论述了原料的预处理,烧结助剂的筛选,配方的设计与调整、成型方法.研讨了烧结过程中烧结助剂对烧结过程的影响与作用,率先引入了稀土元素作为烧结助剂,为改善氧化铝陶瓷的性能开辟了新的途径.     

SPS工艺制备SiCp/Si3N4复相陶瓷及其力学性能的研究

使用Si3N4、SiC陶瓷微粉为原料,氧化铝(Al2O3)和氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了SiC/Si3N4复相陶瓷,并研究了SiC的添加量、SPS的 烧结温度、压力和保温时间等参数对烧结试样相对密度、力学性能及显微结构的影响.结果表明,SiC颗粒补强增韧Si3N4陶瓷的最佳添加量为15%,相对与单相Si3N4陶瓷,维氏硬度提高了6.6%,断裂韧性提高了5%,抗弯强度提高了24%,样品晶粒比较均匀,SiC颗粒诱发穿晶断裂和钉扎效应提高了基体的断裂韧性.     

Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi0.8Co0.2O3-δ基NTC热敏陶瓷烧结性和阻温特性的影响

以聚乙烯醇为聚合剂,采用湿化学法制备含Li-Co-Ti-P-O助烧结剂的BaTi0.8Co0.2O3-δ熟敏陶瓷粉体,研究Li-Co-Ti-P-O助烧剂对BaTi0.8Co0.2O3-δ热敏陶瓷烧结性能和电阻温度特性的影响.通过扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析该陶瓷材料的微观形貌和物相组成,用热分析仪测试其差热-热重曲线,用电阻-温度特性测试仪测定其电子导电性随温度的变化特性.结果表明,添加适量的Li-Co-Ti-P-O助烧剂能使BaTi0.8Co0.2O3-δ陶瓷的烧结性得到明显改善,烧结温度由1300℃降到950℃.该陶瓷材料的室温电阻率由7.56× 105 Ω·cm减小到8.83×104Ω·cm.材料常数B大于3100K,助烧剂对其几乎没有影响.     

氧化钇陶瓷的热压烧结和耐蚀行为

采用热压烧结法制备氧化钇(Y_2O_3)陶瓷材料,并在1200℃氯化钙熔盐体系中进行腐蚀试验。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、等离子发射光谱仪等表征手段测试分析烧结试样的物相组成和显微结构以及腐蚀试样表层元素分布和熔盐中钇的溶出率。研究热压烧结温度对Y_2O_3陶瓷试样烧结行为和耐熔盐腐蚀性能的影响,探讨Y_2O_3陶瓷材料的熔盐腐蚀行为。结果表明,随着热压烧结温度的提高,Y_2O_3陶瓷的体积密度增加;1500℃热压烧结Y_2O_3陶瓷的相对密度达到96.82%,1200℃氯化钙熔盐腐蚀10 h,熔盐渗透深度大约在220 um左右,熔盐中Y溶出率为1.1 mg/g。     

部分稳定氧化锆(PSZ)的化学稳定性研究

本文研究喷雾干燥法和无机胶化法制得PSZ粉末和陶瓷片,在不同介质及条件下Y_2O_3的溶解度。结果表明:PSZ粉末或陶瓷体在碱性介质中均稳定,不会发生Y_2O_3溶解。在水溶液中有少部分溶解。但在酸性介质中,PSZ粉末和陶瓷体中Y_2O_3均有明显的溶解。其溶解度是随着盐酸的浓度升高而明显增大,当盐酸浓度述3wt%时,Y_2O_3溶解量达到最高值。随着烧结温度升高,材料中Y_2O_3的溶解度明显下降。证实材料中Y_2O_3固溶ZrO_2较完全,只有微量游离Y_2O_3保留着,不影响材料的性能。喷雾干燥获得的粉末比胶化法的粉末,其Y_2O_3溶解度更低(0.3wt%);证明,喷雾法的PSZ粉比胶化法粉的化学稳定性高。     

Y_2O_3对WC-10Co硬质合金性能的影响

采用真空烧结工艺制备了WC-10Co硬质合金。研究了Y_2O_3添加量对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、力学性能、磁性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3能使合金晶粒细化且颗粒尺寸更加均匀;Y_2O_3的加入可提高合金力学性能,当Y_2O_3添加量为0.4%时合金的力学性能最佳,合金硬度为94.5 HRA,抗弯强度为2 250 MPa;添加Y_2O_3能提升硬质合金的钴磁、矫顽磁力。