高性能氮化硅陶瓷凝胶注模成型的研究

凝胶注模成型工艺的关键在于制备低粘度高固相体积含量的陶瓷浆料.本文以四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液为分散剂制备氮化硅陶瓷浆料,研究了pH值、分散剂含量、助烧剂含量以及固相体积含量对氮化硅浆料流变性的影响;测定了凝胶注模成型素坯以及烧结体的力学性能.研究结果表明:当pH＝10.5,分散剂加入量为6;(相对于氮化硅固相体积比),助烧剂加入量为10;(质量分数)时,浆料具有最好的流变性.根据以上制备的工艺参数,制备得到固相体积含量大于50;,具有良好流变性的浆料.铸模成型干燥后,素坯的抗弯强度达27MPa;常压烧结后氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,其抗弯强度为730 MPa,断裂韧性高达8.8 MPa·m1/2.     

注凝成型莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷浆料的流变性及坯体性能研究

本文研究单体用量、分散剂用量、pH值以及球磨时间对莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷注凝成型浆料流变性能的影响,研究了注凝成型的烧结样品的性能和显微结构.结果表明,当pH值为9,分散剂用量为固相质量分数的0.48;,球磨时间为8h,单体浓度为14wt;,可制备出国相含量为53vol;,粘度最低的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的注凝浆料.利用SEM、万能力学测试仪、显微硬度计、E5071C矢量网络分析仪等测试手段对该材料进行表征.通过制品的性能参数和显微结构的比较,注凝成型制备的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的性能均优于干压成型制备的该陶瓷材料性能.     

固体氧化物燃料电池电解质8YSZ薄膜的水系流延

本文采用水系浆料流延成型法制备固体氧化物燃料电池SOFC的电解质材料(8;摩尔分数Y2O3,稳定的ZrO2,下称8YSZ)薄膜,研究了三种不同类型的分散剂对8YSZ浆料稳定性的影响.通过优化pH值和分散剂用量等因素,使浆料的稳定性达到最佳,获得固相含量高达62;质量分数的适合流延的8YSZ水系浆料.以该浆料为原料,采用流延的方法成型8YSZ薄膜,获得了显微结构均匀、相对密度达49.4;、表面光滑、无裂纹、柔韧性好、干燥后厚度为50 μm左右的薄膜素坯.该素坯在1350℃保温4 h烧结得到相对密度大于96;的致密8YSZ烧结薄膜.     

Y2O3陶瓷凝胶注模成型工艺研究

采用凝胶注模成型工艺制备了Y2O3陶瓷部件,研究了分散剂加入量、pH值和固相含量对浆料粘度影响,单体、交联剂、引发剂、催化剂和温度对凝胶反应时间的影响,以及烧结后陶瓷制品的线收缩率.结果表明最佳工艺参数为:分散剂聚丙烯酸铵加入量为0.8vol;,pH值为9,固相含量为65vol;,浆料的粘度为1.07 Pa·s;单体丙烯酰胺为3.5wt;,交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为0.35wt;,引发剂5wt;过硫酸铵溶液为0.9vol;,催化剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺为0.2vol;,反应温度为50℃,凝胶反应时间为25 min.在2000℃温度下烧结后,陶瓷制品的最小线收缩率为3.0;.     

掺钕钇铝石榴石陶瓷的制备与性能

以Al2O3、Y2O3、Nd2P3为起始原料,用固相合成方法在1500℃、2h条件下合成了掺钕钇铝石榴石(1.1at.;Nd:YAG)粉料.研究表明,在固相反应过程中,首先形成中间相Y4Al2O9(YAM)、YAlO3(YAP)而最终形成单相Y3Al5O12(YAG).将上述粉料经等静压成型并在低真空状态下于1750℃烧结3h,获得呈半透明状态的Nd:YAG陶瓷,其相对密度达到98.68;,显微结构均匀,荧光性能与0.9at; Nd:YAG单晶材料相近.     

用于凝胶注模成型的Mg0.7Zn0.3TiO3浆料的流变性研究

采用固相反应法合成Mg0.7Zn0.3TiO3(M7Z3T)粉体作为凝胶注模成型的原料,研究了分散剂(PAA-NH4)加入量、pH值、固相含量、单体(AM)浓度和单体与交联剂(MBAM)质量比对浆料流变性的影响.结果表明:当浆料pH值为10,分散剂(PAA-NH4)加入量为0.7wt;时,固相含量为52vol;,M7Z3T浆料的起始粘度为0.459Pa·s.预混液中单体含量为10wt;,交联剂与单体质量比为20∶1,引发剂(APS)加入量为1wt;,固化温度为60℃的条件下,采用凝胶注模成型制备出了抗弯强度为24.47 MPa的M723T生坯.     

10;摩尔分数Gd2O3掺杂CeO2纳米粉体水系流延技术研究

本文研究了10;摩尔分数Gd2O3 掺杂CeO2(简称10GDC)纳米粉体的水系流延技术.重点在于探讨各种添加剂在流延浆料中的作用及其相关机理,最终得到最佳的10GDC纳米粉体流延浆料配方及其流延工艺参数.研究表明:通过使用聚丙烯酸(PAA)作为分散剂、聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂、聚乙二醇作为塑性剂、控制浆料pH值为9.0～10.0可制备出具有高固相含量(55;体积分数)、稳定分散、具有适当粘度的浆料.该浆料流延、干燥后可以得到表面光滑、无裂纹、组分均匀、强度高、柔韧性好、生坯密度高(相对密度为51.5;)的流延坯片.     

ZrO2 (Y2O3) 增韧SiC中介结合的金刚石聚晶烧结体的相结构与性能

本文采用恒沸腾水解法制备了颗粒度均一的亚微米晶ZrO2 (Y2O3)粉体,并以其为增韧相,在高温(1350℃)超高压(5GPa)条件下制备ZrO2 (Y2O3)+SiC+金刚石的聚晶烧结体(PCD).用XRD、SEM背散射分析、冲击韧性测定和磨耗比测定研究了不同含量Y2O3稳定的ZrO2粉体对SiC-金刚石聚晶烧结体结构及机械性能的影响,结果表明:ZrO2 (Y2O3)粉体中Y2O3含量＜2.2mol;时,ZrO2以四方t相+单斜m相的混合相形式存在于烧结体的结合剂基体上,t相量随Y2O3含量增加而增加,对SiC-金刚石聚晶烧结体的增韧来源于相变增韧和微裂纹增韧的叠加,当Y2O3含量＞2.2mol;时,ZrO2以100;t相存在,增韧机制为相变增韧.在2.0mol;～2.2mol;Y2O3含量范围内,PCD可获得较高的磨耗比和冲击韧性.     

95氧化铝瓷凝胶注模浆料的制备及氧阻聚的抑制

本文研究95氧化铝瓷凝胶注模成型中浆料的流变性.分析了pH值、分散剂用量、球磨时间对浆料粘度的影响.采用L_9(3~4)正交试验,制备出固相含量为58 vol;,粘度为110 mPa · s的95氧化铝瓷浆料.针对表面氧阻聚,本文通过表面改性的方法,既不增加坯体内有机物的含量,也不降低坯体的强度,使坯体表面不起皮、不剥落.结果显示:通过坯体性能参数和显微结构的比较,凝胶注模的95氧化铝瓷坯体性能均优于热压铸成型的坯体性能.     

Y2O3-SiO2助剂对常压烧结SiC-AlN复相材料烧结性能的影响

SiC∶AlN以质量比1∶1,添加不同质量分数Y2O3-SiO2(摩尔比为2.9∶7.1)复合烧结助剂,分别在氢气和氩气气氛下常压烧结制备SiC-A1N复相材料.研究烧结气氛、烧成温度和Y2O3-SiO2含量对该复相材料烧结性能的影响.结果表明,与氢气气氛相比,氩气气氛下烧结体更易致密;1650 ～1850℃,随着烧结温度升高,烧结致密性明显提高.氩气气氛1850C下保温1h,Y2O3-SiO2复合助剂含量为9.09wt;,烧结体的显气孔率可低于0.15;,晶粒尺寸均匀且连接紧密.烧结过程中,Y2O3、SiO2烧结助剂与AlN表面的Al2O3在一定温度下形成液相有助于样品致密化.Y2O3与AlN表面的Al2O3反应生成钇铝石榴石(Y3Al5O12),SiO2高温下主要形成玻璃相.SiC-AlN复相材料是由主晶相6H-SiC和AlN,次晶相Y3Al5O12组成.