陶瓷材料制备实验教学改革与实践

文章对陶瓷材料制备实验课程的教学进行了积极的改革探索和实践。该实验课打破传统实验教学模式,以主动性、设计性、综合性实验为主线,将实验转变为自行设计探索的学习过程,激发学生的积极性和主动性,从而获得良好的教学效果。     

高体积比SiCp/6013Al复合材料反应熔渗制备与热学性能

采用反应熔渗法在低压力下制备高体积比SiCp/Al复合材料,并研究其热学性能.临界熔渗压力与SiC颗粒尺寸及反应程度有关.Al熔体在无压或低压力下能渗入SiC预成形坯,制备出组织均匀的高体积比SiCp/Al复合材料,SiC颗粒体积分数约50%.界面反应对SiCp/Al复合材料的CTE的影响很小,但会降低SiC/Al的界面传热系数,影响材料的导热性能.降低熔渗温度和缩短保温时间可缓减界面反应程度,提高复合材料的热学性能,CTE在10×10-6/K以下,复合材料的导热系数达到164(W·m-1·K-1).     

短切碳纤维增强碳化硅复合材料的氧化性能研究

采用热压烧结法制备了致密的短切碳纤维增强碳化硅 (Csf/SiC) 复合材料.借助热重分析、XRD、SEM等手段对该材料等温氧化性能进行了研究.研究结果表明,该复合材料在900℃氧化时失重最为严重;之后,随着氧化温度升高,失重率逐渐减少;在1450℃以上则表现为增重.复合材料在低于900℃氧化时,主要是由于碳纤维氧化造成的失重;在900～1450℃氧化区间,复合材料表面的短切碳纤维被氧化,基体生成保护性的氧化膜,材料内部的短切碳纤维受到基体和氧化膜的有效保护,能够继续发挥增韧作用.因此,Csf/SiC复合材料在此温度范围内具有良好的抗氧化能力;当复合材料在1600℃氧化时,氧化反应剧烈,材料破坏严重,失去了抗氧化能力.     

热压烧结碳化硅陶瓷的氧化性能

采用硅作为烧结助剂热压烧结SiC陶瓷,用扫描电镜、X射线衍射仪和热重分析仪研究了不同状态SiC陶瓷的氧化性能.结果表明:未预处理SiC在等温氧化过程中,600～1 100℃区间内,等温氧化动力学曲线服从抛物线规律;而在1 100～1 300℃区间,则偏离了抛物线规律,氧化速率随温度的升高先增大后减小.经过高温预氧化处理之后,SiC试样在等温氧化过程中,氧化动力学曲线为直线,较未预处理试样氧化增重显著减少;连续升温氧化过程中,和未预处理试样相比,剧烈氧化开始温度升高,同时其氧化速率及最终的氧化增重均大幅度降低.说明了高温预氧化处理能够有效提高SiC陶瓷的抗氧化性能.     

微波热解CVI法制备C/C复合材料

在传统CVI工艺的基础上,提出了一种新的炭/炭复合材料沉积致密化技术-微波热解CVI工艺.该工艺采用微波炉加热炭毡预制体,预制体自身发热,并通过控制微波场强分布和热传导过程产生温度梯度,加上微波对极性分子的极化作用和对热解反应和表面沉积反应的催化作用,使预制体从中心至表面逐层快速致密.通过考察炭毡预制体经微波加热后的温度场分布和沉积样品的体积密度变化和径向密度分布,观察材料的微观结构,分析了预制体的致密化过程.结果表明:微波热解CVI工艺在1075℃～1150℃的沉积温度下,以甲烷为碳源前驱体,经90 h的热解沉积,成功制备出体积密度为1.70 g/nc3的炭/炭复合材料,平均致密化速率达到0.0189g/(cm3·h);避免了表面结壳现象,热解炭沿着纤维表面层状生长;采用该工艺制备了结构均匀、主要为中等织构的热解炭.     

微波合成钼酸钠工艺研究

以钼酸铵和氢氧化钠为原料,研究了微波合成钼酸钠的工艺条件及影响因素,探索了微波合成时间、微波合成温度、物料质量等工艺条件对钼酸钠合成的影响规律,采用歪交试验优化了工艺条件。结果表明：微波合成温度为180℃、辐射时间20min、物料质量5g,钼酸钠的合成率为73．32％。经X射线衍射表明,合成产物主要为钼酸钠。     

Y_2O_3－ZrO_2超微粉体烧结初期动力学研究

对Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２纳米级超微粉体烧结过程和烧结动力学进行了研究，提出了超微粉体烧结初期致密化机理。针对超微粉体的高烧结活性，从上述两方面对超微粉体和普通粉体烧结过程进行了分析和讨论。     

Nb基复合材料的制备--爆炸固结法

以Nb-Mo-Si为原料粉末，采用爆炸固结法制备Nb基复合材料，并研究其微观组织及力学性能。结果表明，Nb-Mo-Si粉末在球磨过程中发生固态反应，生成少量Nb3Si相，随爆炸固结参数λ的增加，Nb基复合材料的密度逐渐增加，孔隙减少，材料逐渐致密，强度呈现逐渐增加的趋势。     

多孔钛表面负载HA重金属吸附材料的新方法

研究了以多孔钛为基体,采用超高频感应热/水热法负载HA涂层的新方法,借助XRF、XRD、FTIR、SEM等手段对HA的成分、结构及形态进行了表征,并运用ICP考察其对水溶液中Pb2+,Cr2+,Ni2+的吸附作用。结果表明,所制得的HA晶格中含有大量碳酸根,对Pb2+,Cr2+,Ni2+的吸附效率分别达到97.5%、97.3%、97.6%。     

衬底温度对C/C复合材料表面超声感应加热法制备CaHPO_4涂层的影响（英文）

采用超声感应加热法在H2O2水热处理C/C复合材料表面沉积了CaHPO4涂层,借助SEM、XRD、FTIR、EDS等手段,研究了衬底温度对涂层的微观结构的影响,并通过划痕测试评价涂层与C/C基体之间的结合强度,同时运用分析天平测量质量以研究涂层的沉积动力学。结果显示,所制得的CaHPO4涂层钙磷比为1.2左右,晶格中出现碳离子。涂层形貌无明显变化,但是伴随温度的升高,涂层致密度降低。涂层与基体之间的结合强度随温度升高而增强,但内聚强度随温度升高而减弱。CaHPO4涂层的感应加热沉积过程受表面化学反应控制,沉积活化能为46.7 kJ/mol。