高温等静压后处理液相烧结SiC陶瓷的结构与性能表征

本文研究了高温等静压（HIP）后处理工艺对液相烧结SiC陶瓷的显微结构及力学性能的影响．实验表明,HIP后处理的效果随烧结助剂的不同及液相烧结温度的变化而改变．Ar气氛条件下的HIP后处理可以提高液相烧结SiC的密度,减少或消除内部气孔等结构缺陷,但不引起晶粒的长大．N₂条件下的HIP后处理除了具有Ar－HIP后处理的优点外,由于表面SiC与N₂之间的反应生成的Si₃N₄可以有效地改善表面状态,从而达到表面改性,提高SiC陶瓷的力学性能．结构分析表明,经N₂-HIP后处理,表面氮化层中晶粒细小,结构致密．同时,HIP后处理的效果还受液相烧结SiC陶瓷显微结构的影响,当液相烧结SiC的烧结温度较低,晶粒较细时,经HIP后处理,尤其是N₂-HIP后处理,强度和韧性均有较大幅度的提高．     

AIN在SiC－AIN－Y_2O_3复相陶瓷中的作用

氮化铝（ＡＩＮ）相在ＳｉＣ－ＡＩＮ－Ｙ＿２Ｏ＿３复相同瓷中起着至关重要的作用。在２０５０℃高温时，ＡＩＮ颗粒表面发生固相蒸发现象，并聚集到ＳｉＣ颗粒周围最终形成固溶体，改善了ＳｉＣ陶瓷的晶界结构，使该复相材料具有良好的机械性能，其室温抗折强度为６１０ＭＰａ，这一强度可持续至１４００℃高温，断裂韧性达到８．１ＭＰａ·ｍ￣（１／２）。     

碳化硅网眼多孔陶瓷的微波吸收特性

研究了碳化硅网眼陶瓷的微波吸收特性,发现它比实心材料的吸波性能几乎提高了两倍以上,这种吸波性能的改善主要来自网眼结构对电磁波产生的反射、散射及干涉作用引起的衰减.孔径大小、相对密度、试样厚度等因素对碳化硅网眼陶瓷的微波吸收性能的影响进行了讨论.本工作将为低成本、高性能结构型微波吸收材料的设计提供一条新途径.     

SiC－AlN－Y_2O_3复相陶瓷的氧化行为

经研究致密的ＳｉＣ－ＡｌＮ－Ｙ２Ｏ３复相陶瓷的氧化行为后发现，陶瓷材料的表面在空气中氧化的反应物随着温度的高低而变化．８００℃、２０ｈ氧化试验后，试样表面无任何变化，１１００℃氧化．２０ｈ，表面形成了极少量的ＳｉＯ２，但两者均无增重．１２５０℃与１３２０℃氧化３０ｈ后，试样的重量和表面发生较明显的变化，形成了ＳｉＯ２与α－Ａｌ２Ｏ３，１３７０℃氧化试验３０ｈ后，陶瓷表面的氧化产物ＳｉＯ２与α－Ａｌ２Ｏ３转化成莫来石（３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２）结构．试样表面的氧化层均匀而且致密．     

孔结构可控的网眼多孔陶瓷的制备

采用一种具有三维网状结构和贯通气孔的有机泡沫体作为载体,首先利用有机泡沫浸渍工艺制备出高气孔率且几乎没有堵孔的网眼素坯,经过排塑、预烧处理获得具有一定强度的预制体．由于未经烧结,预制体的孔筋呈疏松多孔结构．利用粘度较低、流动性很好的浆料对预制体进行涂覆处理．结果表明：通过这种处理,孔筋上的裂纹被消除,非常细的孔筋被避免,孔筋厚度比较均匀,从而获得了结构非常均匀的网眼陶瓷．相对密度、孔筋厚度、孔径大小可以根据徐覆次数来调节．随着涂覆次数的增加,孔径减小,孔筋厚度增加,相对密度也增加．本工作为网眼陶瓷孔结构的精确设计提供了一种新工艺,对于优化其力学性能、渗透率等性能具有重要意义．     

水解反应诱导凝胶化工艺成型碳化硅陶瓷

发现静电稳定的碳化硅浆料在碳化硅粉体表面的无定形氧化硅层的影响下,可以象氧化硅溶胶一样发生溶胶－凝胶转变,并将这一发现用于碳化硅陶瓷的成型．通过预先加入的酯或内酯的水解反应,把浆料的ｐＨ值从碱性区降至有利于凝胶的中性区,体系发生固化． 利用小幅震荡剪切技术对影响固化过程的各种因素进行研究表明,固化速度及固化强度不仅依赖于体系最终的ｐＨ值,还取决于体系最初的ｐＨ值以及ｐＨ值变化的速度．这些影响因素说明,体系的固化不是一个简单的凝聚的过程,而是一个凝胶的过程,浆料的固化是碳化硅颗粒间形成Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键的结果．     

氧化铝粉体在硅溶胶中分散行为的研究

利用ζ电位、沉降实验、流变学测试研究了氧化铝粉体在硅溶胶中的分散行为。研究发现，硅溶胶分散的氧化铝浆料在pH=10附近沉降量低和粘度最小，表明氧化铝在硅溶胶中分散的最佳pH条件为pH=10左右。还发现氧化铝在硅溶胶中分散受硅溶胶浓度的影响较大，其资料贴度随硅溶胶浓度的增加而减小，在其质量分数为10％－15％之间达到最低；当浓度进一步增加时，其粘度呈现微小的增加。为此，本研究指出，氧化铝在硅溶胶中分散机理为静电位阻稳定，这是由于带负电荷的氧化硅胶粒在氧化铝颗粒表面形成一包覆层，增加了颗粒间的静电斥力位能和产生的一种空间斥力位能。     

氮化硅粉体的水基流延研究

本文采用国产的α-氮化硅粉(d50=1μm),测定了粉体的zeta电位.根据粉体的表面性质,选用聚丙烯酸钠作为分散剂,分析了pH值、分散剂对氮化硅粉体zeta电位以及浆料粘度的影响,确定了良好分散的Si3N4浆料的pH值和分散剂含量分别为10和1wt%.选用PVA为粘结剂,PEG为塑性剂,二者在浆料中的含量分别为5wt%和2.5wt%.最后,制备了氮化硅水基流延膜,并用SEM对得到的流延膜进行了表征.     

多孔羟基磷灰石陶瓷的制备

以碳粉为造孔剂,研究了多孔羟基磷灰石（HA）陶瓷的制备方法及性能．采用三种不同颗粒尺寸的碳粉,以聚丙烯酸氨为分散剂,可制得气孔率30％～45％,抗弯强度＞10MPa,孔径＜200μm的多孔体．并发现随保温时间的延长,气孔率先降低后升高,抗弯强度则一直升高．通过严格控制碳粉的粒径,可有效地控制多孔烧结体的孔径大小与分布．应用XRD、SEM等技术手段,对多孔陶瓷的性能、微观结构、制造工艺及其影响因素作了分析与探讨．     

碳化物复相陶瓷及高温等静压氮化表面改性

采用高温等静压氮化表面改性技术制备高性能复相陶瓷。首先实施无包封致密化工艺技术,提出了Ｒｅａｃｔｉｏｎ－ＨＩＰ模型从理论上给予解释;成功地制备出Ｓｉ３Ｎ４－ＳｉＣ梯度功能材料,并推广到一系列碳化物或含碳化物复焙,使我国碳化物复相陶瓷研究和表面改性技术处于国际领先地位。