溶胶凝胶法陶瓷结合堆积磨料的制备与性能研究

采用溶胶凝胶法制备了球形陶瓷堆积600#SiC磨料,利用Zeta电位、SEM和FTIR等方法对样品进行分析表征.结果表明:600#SiC表面电荷大于240#SiC,说明前者具有更好的亲水性;酸性硅溶胶加入到铝溶胶中并没有引起聚沉;H3BO3对铝溶胶丁达尔现象影响较小;NaNO3、Zn(NO3)2、LiNO3会造成铝溶胶胶粒的长大,混合溶胶液粒径为545.4 nm;结合剂量为4wt;时,溶胶凝胶法低于干粉法陶瓷堆积磨料磨削粗糙度,Ra达到0.35 μm.     

力学性能对B4C/TiB2基陶瓷喷嘴抗冲蚀特性的影响

采用压痕断裂力学研究了B4C/TiB2基陶瓷喷嘴(B4C/TiB2/Mo和B4C/TiB2/Al2O3)力学性能对抗冲蚀特性的影响,从力学的角度分析了采用SiC磨料和Al2O3磨料时,B4C/TiB2基陶瓷喷嘴抗冲蚀特性产生显著差异的原因.结果表明,B4C/TiB2基陶瓷喷嘴的体积冲蚀磨损率随lnH和lnKIC增加呈线性降低;ln(Hp/H)＝1.1是B4C/TiB2基陶瓷喷嘴软硬颗粒磨损的分界线.当使用SiC作为磨料时冲蚀磨损较为严重,因为ln(Hp/H)>1.1,即SiC对于B4C/TiB2基陶瓷喷嘴的冲蚀磨损为硬颗粒磨损;而Al2O3磨料造成冲蚀磨损较轻,因为ln(Hp/H)<1.1,此时的磨损属于软颗粒磨损.     

不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光的影响研究

本文制备了几种含不同磨料(SiC、Al2O3不同粒径SiO2)的抛光液,通过纳米粒度仪分析磨料粒径分布,采用原子力显微镜观察磨料的粒径大小.研究了不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光(CMP)的影响,利用原子力显微镜检测抛光前后蓝宝石晶片表面粗糙度.实验结果表明,在相同的条件下,采用SiC、Al2O3作为磨料时,材料去除速率与表面粗糙度均不理想;而采用含1;粒径为110 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率最高为41.6 nm/min,表面粗糙度Ra=2.3 nm;采用含1;粒径为80 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率为36.5 nm/min,表面粗糙度最低Ra=1.2 nm.     

磷酸盐低温烧结高强度SiC泡沫陶瓷及性能研究

通过有机模板复制法,以磷酸二氢铝为粘结剂,950 ℃烧成制备了高强度SiC泡沫陶瓷.研究了浆料中SiC含量和磷酸二氢铝含量对SiC泡沫陶瓷微观结构与性能的影响.结果表明:SiC微粉由A型Al(PO3)3粘结起来,烧成泡沫陶瓷通孔结构良好,开气孔率介于75;~91;之间.随着磷酸二氢铝含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增加,而开气孔率则逐渐减小;随着SiC含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率和开气孔率均逐渐减小,而体积密度和抗折强度则逐渐增加.磷酸二氢铝含量为40;、SiC含量为60;时,泡沫陶瓷的抗折强度达(2.22±0.26) MPa.     

Na+对制备Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料的影响

以焦宝石、活性炭和铝粉为原料,添加Na2CO3制备Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料.采用化学分析、XRD和SEM等测试技术,研究了Na+对材料物相组成和显微结构的影响.结果表明:添加Na2CO3加速了Al2O3和活性炭的反应,促进了Al4O4C的生成.未添加Na2CO3时生成的Al4SiC4晶粒表面光滑,添加Na2CO3后Al4SiC4晶粒粗糙、凹凸,缺陷明显增加.此外,未添加Na2CO3的试样中生成的Al4O4C呈短纤维状,添加Na2CO3后全部转变为细小颗粒.     

模拟熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃析晶规律研究

以SiO2-Al2O3、Na2O-SiO2-Al2O3 、K2O-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3和MgO-SiO2-Al2O3五种混合辅料为研究对象,采用液-固混合法与热态黄磷炉渣进行高温混熔直接制CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.通过Factsage、差热分析和X射线衍射,并利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程,分析了不同辅料在高温下与热态黄磷炉渣混熔制备微晶玻璃的析晶规律.结果表明:混合辅料SiO2-Al2O3出现液相的最低温度为1595℃,而当加入碱金属或碱土金属作助熔剂时辅料的熔融液相温度均大幅降低.添加Na2O-SiO2-Al2O3辅料后制备出的微晶玻璃析晶活化能E为192.8718 kJ/mol,而添加K2O-SiO2-Al2O3辅料后其析晶活化能明显增加为306.4335 kJ/mol.当助熔剂为CaO和MgO时,其析晶活化能接近,分别为376.7427 kJ/mol和372.0462 kJ/mol.在五种混合辅料直接添加到热态黄磷炉渣制备微晶玻璃过程中,K2O-SiO2-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3辅料均出现目标主晶相为硅灰石(CaSiO3)的物相.综合考虑析晶活化能和物相组成,以K2O-SiO2-Al2O3为混合辅料直接加入热态黄磷炉渣制备出的微晶玻璃优于其它混合辅料的直接添加.     

固化剂对磷酸盐粘结剂固化行为的影响研究

本文以H3PO4和Al(OH)3为原料制备磷酸铝粘结剂,探讨了不同固化剂ZnO、CuO、Cr2O3对其固化行为的影响.采用XRD、邵氏硬度仪、TG-DSC等分析手段研究了磷酸盐粘结剂的物相组成、硬度、吸湿率及其固化机理等.结果表明:当P/Al摩尔比为3∶1.3时,磷酸铝粘结剂的理论固化温度为262℃,固化后产物为AlH2P3O10·H2O.固化剂的加入可以有效地缩短固化时间和提高涂层性能,以CuO为最佳.当CuO添加量不低于8wt;时,磷酸盐粘结剂固化时间最短,为2.5 h;吸湿率最低,为4.21wt;.当CuO添加量为6wt;时,涂层硬度最大,为99.2 HA.其对应的理论固化温度为145℃,固化产物为Al4(PO4)3(OH)3·xH2O和少量的Cu4P2O9·H2O.     

低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相非致密陶瓷材料显微结构和力学性能

以低压铸造用升液管为研究目的,磨切单晶硅废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备Si3N4/SiC复相陶瓷.研究了Y2O3含量对复合材料结构和力学性能的影响,采用XRD、SEM对复合材料的相组成、微观形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量Sialon晶须及未反应的Si.Y2O3含量对复相陶瓷力学性能影响很大,在分析稀土Y2O3作用机理的基础上,得到2.5wt; Y2O3优化试样的力学性能优良,相对密度达到88;,维氏硬度达到1.1 GPa,常温抗弯强度50 MPa.     

陶瓷微珠直接堆烧制备多孔莫来石陶瓷及性能研究

以高纯石英粉、氧化铝粉以及玻璃粉作为主要原料,首先通过颗粒稳定泡沫法结合离心雾化干燥装置制备得到SiO2-Al2O3陶瓷微珠,然后将其紧密堆积于坩埚中,随后经1500 ℃下直接堆积烧结1 h,利用空心微珠高温下自发泡,成功制备孔分布均匀的多孔莫来石陶瓷.研究了SiO2-Al2O3陶瓷微珠中高纯石英粉、氧化铝粉和玻璃粉组成对多孔莫来石陶瓷性能的影响.该方法简便易行,可控性强.通过该方法可制得气孔率高达85.4;,抗压强度为(3.69±0.86) MPa,低介电常数为1.70的多孔莫来石陶瓷,有望应用于透波材料领域.     

晶硅切割废粉为原料的反应烧结Si3N4结合SiC复相陶瓷的工艺研究

以晶硅切割废料Si粉和SiC为原料,Y2O3-Al2O3-Fe2O3为复合烧结助剂,反应烧结法制备低压铸造升液管用Si3N4/SiC复相陶瓷材料.设计L9(34)正交实验,研究了原料中Si、助剂Al2O3、Y2O3和Fe2O3的含量对陶瓷材料力学性能的影响和优化.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成Si3N4结合SiC晶粒为主相的烧结体,并含有少量SiALON及未反应的Si.Si含量对力学性能的影响最为显著,通过对正交试验的验证,20wt; Si、3.2wt; Al2O3、0.8wt;Fe2O3和2wt; Y2O3时烧结体抗弯强度最高.