稀土氧化物对常压烧结氮化硅陶瓷性能的影响

高导热氮化硅陶瓷是大功率电力电子器件散热的关键候选材料。研究采用稀土氧化物(Re₂O₃)和氧化钛(TiO₂)烧结助剂体系, 通过低温常压烧结方法来制备氮化硅陶瓷, 以有效降低成本, 满足实际应用的需求。系统研究了烧结助剂种类及含量对Si₃N₄陶瓷的致密化行为、热导率、显微结构以及力学性能的影响。研究发现随着稀土离子半径的增大, 材料的致密度和热导率均呈现下降趋势, 添加Sm₂O₃后样品最高密度仅为3.14 g/cm³。但是当Sm₂O₃-TiO₂烧结助剂含量为8wt%时, 样品断裂韧性可达5.76 MPa•m^1/2。当添加Lu₂O₃且烧结助剂含量为12wt%时, 材料的密度可达3.28 g/cm³, 但是大量存在的第二相导致热导率仅为42.3 W/(m∙K)。研究发现该材料具有良好的断裂韧性。经1600℃退火8 h后, Er₂O₃-TiO₂烧结助剂样品的热导率达到51.8 W/(m∙K), 基本满足一些功率电路基板材料的实际应用需求。     

不同沉淀剂对Nd3+:Lu2O3纳米粉体性能的影响

采用湿化学共沉淀法合成了Nd3+掺杂的氧化镥纳米晶粉体,研究了三种不同沉淀剂(NH4OH、NH4HCO3、NH4OH+NH4HCO3)对Nd3+:Lu2O3纳米晶粉体性能的影响.采用NH4OH+NH4HCO3混合溶液作复合沉淀剂所得粉体具有比表面积高(13.37m2/g)、颗粒尺寸小(～30nm)、粒度分布窄(60～160nm)的优点.该粉体经过干压和等静压成型后,素坯从室温至1400℃获得的线性收缩率可达17%,其烧结活性明显高于其它两种沉淀剂所得的粉体.在流动H:气氛下,经1880℃/8h烧结可获得具有优良光学透明性的Nd3+:Lu2O3透明陶瓷,在1080nm波长处的直线透过率超过75%.     

ZrO_2相变设计改善耐火材料抗热震性的设想

ＺｒＯ２的马氏体相变是陶瓷学界广泛研究的重要课题之一,并在结构陶瓷的增韧和强化中得到成功应用。耐火材料一般在热循环条件下服役,与常温下使用的结构陶瓷不同,其抗热震性是一个重要的性能指标。本文根据ＺｒＯ２的相变特征提出了利用ＺｒＯ２相变改善锆质耐火材料抗热震性的设想。     

Lu_2O_3:Tb薄膜的制备、结构和发光性能

采用Pechini溶胶-凝胶法结合旋涂技术在单晶硅衬底上制备出了均匀、无裂纹的掺Tb3+的Lu2O3(Lu2O3:Tb)薄膜。用热重-差示扫描量热法分析了前驱体干凝胶在室温至1000℃下发生的热分解现象。利用X射线衍射和Fourier红外光谱和原子力显微镜研究了热处理温度对Lu2O3:Tb薄膜的晶相、化学组成和表面形貌的影响。结果表明:在550～1000℃间热处理的Lu2O3:Tb薄膜为多晶氧化镥立方结构,晶粒尺寸随温度升高而逐渐长大至30nm左右。在220nm紫外光激发下,Lu2O3:Tb薄膜呈现出较强的绿光发射,主发射峰分别位于542nm和551nm处。随着热处理温度的提高,Lu2O3:Tb薄膜中缺陷减少,发光强度增强。     

湿化学过程中锆英石生成机制的探讨

利用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、透射电镜（ＴＥＭ）等手段研究了湿化学法合成锆英石粉末过程中锆英石相的生成机制。对于该过程中影响锆英石合成的几个因素，如反应温度、晶种含量等进行了分析讨论，并在此基础上提出了锆英石相的生成机制。结果表明：晶种引入对于锆英石的生成是至关重要的，其反应机理是晶种存在条件下的非均相成核反应，固相反应中的扩散速率决定了整个反应的速率。     

改善氧化锆陶瓷材料抗热震性的探讨

通过分析氧化锆的热膨胀行为和相变特征 ,对改善氧化锆陶瓷材料抗热震性的途径进行了探讨。重点讨论了利用相变提高氧化锆材料抗热震性能的方法 ,并给出了实验结果。在所提到的改善氧化锆材料抗热震性的三种方法中 ,都不是以牺牲材料的致密度为代价的。     

溶胶-凝胶法制备纳米级硅酸镥粉体的发光性能

采用溶胶-凝胶法制备了Lu2SiO5:Ce粉体。基于X射线衍射、透射电镜、紫外-可见激发发射、X射线激发发射和荧光衰减时间的测试,研究了溶胶-凝胶法制备的纳米Lu2SiO5:Ce粉体的物相结构和发光性能。结果表明:在1000℃煅烧2h得到粒径约为40nm的纯Lu2SiO5:Ce粉体;其激发谱中的最强激发峰在360nm处,发射谱中在398～407nm范围有以407nm为中心的宽发射峰,归因为Ce3+的4f-5d间的电子跃迁。在X射线激发下Lu2SiO5:Ce粉体的发光表现出二级发光衰减行为,衰减时间分别为τ1=10.98ns和τ2=39.32ns,相应的发光强度比例分别为73.38%和21.29%。     

可用于缓控释肥聚乙烯基吡咯烷酮（K32）的合成与表征

研究了可用于缓控释肥包膜材料的聚乙烯基吡咯烷酮（PVP K32）的合成.研究了通过水溶液自由基聚合法合成PVP K32的实验技术,研究了不同引发剂、聚合工艺等对合成PVP K32的相对分子质量及残留单体含量的影响.通过优化实验获得一种分子量分布窄、残单含量低的PVP K32的聚合工艺,并对样品进行了表征及成分分析.     

颗粒补强锆英石复相陶瓷的增韧行为与其残余应力的关系

采用X射线衍射方法测定了颗粒补强锆英石基复相陶瓷基体中残余应力的大小,并结合力学性能测试和显微结构观察讨论了残余应力与增韧行为之间的关系。结果表明:在基体热膨胀系数小于补强颗粒的情况下,适当增大补强颗粒与基体间热膨胀失配能够提高复相陶瓷的增韧效果。其增韧机制主要为补强颗粒所引起的裂纹偏转和分支。利用残余应力场增韧模型计算得到的复相陶瓷断裂韧性增量与实际值能够较好地吻合。     

Si3N4陶瓷和ZrSiO4复相陶瓷维氏压痕残余应力分布的扫描电子声学显微术观察

本文利用扫描电声显微术（ＳＥＡＭ）对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷和３０ｖｏｌ％ＳｉＣ（ｗ）／ＺｒＳｉＯ４复相陶瓷中由维氏压痕引起的残余应力分布进行了电声显微像观察。比较了原位获得的二次电子像和电声像，表明电声像能够揭示样品的表面和亚表面的残余应力场分布。实验结果证实在陶瓷材料中由维氏压痕所引起的残余应力场是呈弹－塑性交替分布的区域，在维氏压痕的中心以及由压痕引起的裂纹对角线的端点是应力分布的集中区，同时显示ＳＥＡＭ技术在对陶瓷材料中残余应力场分布的研究中是一种有力的工具。