Sialon结合刚玉材料凝胶注模成型及其性能

研究了Sialon结合刚玉耐火材料浓悬浮体的流变性能和稳定性能.固相体积分数79%的悬浮体,在中等剪切速率时表现剪切变稀特征,剪切速率10～100 s-1范围表现出突出的"切稀"行为,符合凝胶注模成型的要求.计算了在剪切速率10～20s-1范围内的Bingham值为22960Pa,建立的流变模型为:σ=22960 391 γ.凝胶注模成型后的坯体具有3.11g/cm3的体积密度和14MPa的抗折强度.烧结材料的物相组成为刚玉和Sialon,六方柱状Sialon晶体发育完整,具有均匀一致的显微结构,性能达到了使用机械成型产品的性能,高温抗折强度提高3.8倍.     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

凝胶辅助发泡法制备三维互联多孔SiC陶瓷

通过机械搅拌发泡结合冷冻-凝胶法制备了三维互联多孔SiC陶瓷材料,所获得的多孔陶瓷材料孔径分布均匀、孔结构可调并具有双级孔结构。研究了PVA含量与搅拌速度对多孔陶瓷孔结构及性能的影响。结果表明,随着PVA含量的增加,孔结构均匀程度和联通性提高、一级孔孔径尺寸逐渐减小且孔壁变薄。当ω(PVA)/ω(SiC)质量比为1.5时,样品孔径分布最均匀;并且随着搅拌速度的增大,孔隙率增加、联通性增强、一级孔孔径尺寸减小。当转速为1600 r/min时,SiC多孔陶瓷的孔隙率和抗压强度分别为88.42%和4.36 MPa。     

新型HA/Ti-Fe生物复合材料的制备及其性能研究

采用无压烧结制备出不同Ti-Fe含量的HA/Ti-Fe生物复合材料,对其组织结构和力学性能进行了研究.显微组织的观察表明:均匀分布于HA基体中的金属Ti-Fe增强颗粒呈一种新颖的蛋壳状组织结构,其中核区主要由Fe组成,壳层主要由Ti组成.力学性能测试结果显示:随着Ti-Fe含量的增加,HA/Ti-Fe复合材料的硬度有所下降,但材料的抗弯强度和断裂韧度均明显提高.当Ti-Fe含量为5％时,抗弯强度出现最大值93MPa,与纯HA相比提高了42％;当Ti-Fe含量为15％时,材料的断裂韧度达到最大值1.3MPa·m1/2,较纯HA提高了128％.良好的界面结合和分布于壳层的韧性相Ti是导致材料力学性能大幅提高的主要原因.     

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO_3)_3·9H_2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO_3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶.分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al_2O_3薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性.结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/L HNO_3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al_2O_3薄膜.升高烧结温度,Al_2O_3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构.薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高.     

共沉淀法原位合成无压烧结TiB2/B4C陶瓷复合材料

以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料,采用共沉淀、原位合成无压烧结技术制备了TiB2/B4C陶瓷复合材料.研究了原料配比、烧结温度对TiB2/B4C陶瓷复合材料的烧结性能、显微组织和力学性能的影响.通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等分析手段,分析了TiB2/B4C陶瓷复合材料的物相组成、显微组织和断裂特征.研究结果表明:当成分质量配比TiB2∶B4C为40∶60时,材料最大相对密度为98.5%T.D;在最佳成分配比下,随着烧结温度的升高,原位合成制备的TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度均为先升高后降低,材料的最佳烧结工艺为2050℃,1 h.在最佳烧结工艺下,TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性达到最佳值分别为3.17 g/cm3,31.5GPa,381 MPa和5.1 MPa·m1/2.     

Mg掺杂对二钛酸钡(BaTi_2O_5)的介电性能的影响

采用电弧熔炼法成功制备了b轴取向的MgO置换二钛酸钡(BaTi2O5)多晶体Ba1-xMgxTi2O5,结果表明,MgO的置换显著增大了多晶体Ba1-xMgxTi2O5介电常数的数值,当MgO的置换量x为0.005时电弧熔炼法制得的多晶体Ba1-xMgxTi2O5的介电常数出现最大值为3 250. 多晶体Ba1-xMgxTi2O5的居里温度随着MgO的添加量的增加而有所降低.     

TiO2纳米管阵列涂层的相态和形貌对其光催化活性的影响研究

通过阳极氧化法在金属钛表面制备了TiO2纳米管阵列涂层(TiO2 nanotube array,TNT),并通过改变其形貌和相态探索TNT涂层光催化反应的机理。研究表明TNT涂层光催化降解有机物的机理是依靠光生空穴与氧化剂生成的羟基自由基来氧化有机物中的基团。此外涂层表面的F离子残留量对TNT涂层的光催化性能有一定的影响,F离子残留量越少,纳米管的光催化活性越高,这是由于在光照条件下,带有负电的F离子易于和带正电的光生空穴发生反应,同时由于F离子的残留使纳米管中出现了Ti3+,从而降低了光生电子的数量。低温退火处理条件下,纳米管的形貌基本上没有改变,影响半导体材料性能的主因是相态变化,锐钛矿占主体的混晶结构能够有效促进光生电子-空穴对的分离和传输,从而提高光催化性能。     

莫来石／SiC薄型棚板材料的研究

以ＳｉＣ为基料，用工业氧化铝、超细氧化硅合成莫来石，加少量添加剂并经混料、压制、烧结，得到试样，其密度最高可达２．５８ｇ／ｃｍ＾２，抗折强度达４４．２５ＭＰａ，耐压强度可达８１．６６９ＭＰａ，热震后的残余强度率为４５．６３９％。制成的棚板经工厂试用，在低于１３００℃的窑具炉中使用超过１００次不开裂。     

碳含量对无压烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响

在碳化硼添加量为1wt％的条件下,考察不同碳含量对2000℃下制备的无压固相烧结碳化硅陶瓷的显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:物相分析显示不同C含量的SiC陶瓷样品的XRD衍射图谱近似相同,其中主相均为SiC,检测到少量C,未检测到B4 C相.当C含量为3wt％时,SiC陶瓷样品的力学性能达到最佳,其相对密度、抗折强度、断裂韧性与维氏硬度分别为98.6％、452 MPa、4.5 MPa·m1/2和30 GPa.继续增加碳含量,SiC晶粒存在局部异常长大现象,相应样品的力学性能也有所下降.