陶瓷复合靶板的抗侵彻模型

为了研究陶瓷复合靶的抗侵彻性能,在陶瓷的空腔膨胀理论中,提出了一个表征陶瓷损伤的损伤因子。基于考虑损伤的陶瓷空腔膨胀理论和金属空腔膨胀理论,并忽略靶板侧向边界的影响,根据陶瓷材料和金属材料的特点,按照弹-靶交界面处材料的不同应力状态,分4种情况进行了讨论。分别求得了4种分区下的陶瓷靶板的抗侵彻阻力,分析了影响陶瓷靶板抗侵彻阻力的材料性质。结果表明:(1)在陶瓷靶板的材料参数中,陶瓷失效后的压剪系数对靶板阻力的影响较大,而抗拉强度和抗压强度对靶板阻力的影响较小;(2)当陶瓷靶板近似为一个无限大的靶板时,其裂纹区的相对尺寸及空腔膨胀压力是一个常数。     

工程陶瓷表面抗激光损伤能力研究

实验研究了纳秒激光辐照下不同材料的工程陶瓷表面的抗激光损伤能力,并与不锈钢、铝合金等金属材料进行了对比.结果表明,不同材料的工程陶瓷表面抗激光损伤特性不同;氧化铝陶瓷的损伤阈值最高,氮化硅陶瓷的损伤阈值较低.与金属材料相比较,工程陶瓷表面损伤阈值比不锈钢和铝合金高.由于材料的熔点和热传导率等热力学特性不同,不同的陶瓷材料具有不同的损伤阈值和损伤形貌.理论分析了不同材料抗激光损伤阈值的差异;陶瓷材料的吸收系数远远小于金属材料,吸收系数通过影响能量沉积区域和有效热扩散速率影响材料温度的演化过程,最终影响着材料的激光损伤阈值和损伤特性.实验结果为高功率激光装置中对抗激光损伤能力要求较高的机械支撑材料的选择提供了指导.     

钛酸钡陶瓷片的制备和铁电性质的研究

本研究应用冷压陶瓷处理技术制备了钛酸钡陶瓷片材料。应用X光衍射谱、扫描电子显微镜以及电滞回线测量调查和研究所制备的钛酸钡陶瓷片的结构、微结构和铁电性质的关系,为未来铁电存储器材料的进一步开发和应用打下实验和技术基础。     

红外探测用无铅铁电陶瓷的热释电特性研究进展

铁电陶瓷具有优异的热释电性能,是红外探测器的核心敏感元材料,目前普遍采用铅基陶瓷材料,发展无铅铁电陶瓷用于热释电红外探测是近年来电介质物理与材料的一个热点.本文综述了无铅铁电陶瓷的热释电性能研究进展,主要包括钛酸钡基、钛酸铋钠基、铌酸锶钡基、铌酸钾钠基等系列铁电陶瓷的热释电效应研究现状,归纳了不同体系增强热释电效应的手段.通过比较分析主要无铅铁电陶瓷的热释电性能和退极化性能的制约关系,指出钛酸铋钠基陶瓷是目前最具应用潜力的无铅材料体系,并对无铅铁电陶瓷热释电探测应用未来的发展方向进行了展望.     

气孔率对陶瓷激光器性能影响及控制方法

透明激光陶瓷以其特有的优越性能,有望继单晶材料后成为新型高功率固体激光器的工作材料.制备高光学质量、高激光效率,高输出功率的透明陶瓷是目前的研究重点和热点.烧结而成的多晶陶瓷存在一定量的晶界以及气孔缺陷.文章介绍了气孔率与陶瓷激光器性能的关系及控制陶瓷材料气孔率的最新研究进展.研究发现,气孔率对激光陶瓷的散射系数、透过...     

基于YAG透明陶瓷制作衍射光栅元件的研究

研究并制作了以钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷为基底材料的衍射光栅元件。通过磁控溅射技术在YAG透明陶瓷表面溅射一层均匀致密的金属铬,获得带有硬掩模的陶瓷样品。借助接触式曝光系统进行光刻,反复试验,获得带有衍射光栅的YAG透明陶瓷样品。经光学轮廓仪检测,样品铬膜厚0.072 m,光栅细节得到完好保留。实际光栅的衍射图样再次验证了以YAG透明陶瓷代替传统微光刻基底材料制作衍射光栅的可行性,使得衍射光栅在更为复杂的环境下发挥作用成为可能。     

冲击载荷下Al2O3陶瓷的失效与破碎特性

作为典型的脆性材料,陶瓷对变形具有高度敏感性,在强动载荷下具有完全不同于延性金属材料的损伤、破坏行为等力学响应特性。采用分离式霍普金森杆测试系统对Al_2O_3陶瓷进行了冲击加载试验,获得了陶瓷的动态抗拉/压力学性能,以及材料破碎特性随应变率的变化关系。利用能量守恒和动力学的理论方法,对脆性陶瓷材料在不同应变率下的力学特性和碎片尺度进行了深入研究。结果表明:在冲击载荷作用下,Al_2O_3陶瓷的抗拉和抗压强度均与应变率呈正相关。Al_2O_3陶瓷试样在一维应力波作用下的破碎颗粒尺寸差异较大,随着加载应变率的增加,破碎的陶瓷颗粒总数增大,颗粒平均粒径减小,应力集中的影响逐渐减弱。采用DID模型模拟的脆性材料碎片尺度与实验结果比较吻合,Grady模型源于韧性材料的推广,与实验结果的偏差较大。     

钛酸铋钠钡系超声用压电陶瓷新材料

目前,国内外使用的超声换能器材料大多为锆钛酸铅(简称PZT)压电陶瓷,为了获得更高的测量精度(如测厚)和更清晰的图象(如B型超声诊断仪),对超声换能器材料提出了更高的要求.PZT类陶瓷由于径向振动机电耦合系数(Kp)和介电系数 太大和频率常数(Nt)较低,应用时不太令人满意.此外,PZT类陶瓷都含有70%左右的PbO,铅的毒性引起公害,而且由于PbO在烧结过程中的挥发使工艺复杂.所以到六十年代中期,国际上开始了非铅系统压电陶瓷的探索.19乃年,日本电子材料工业会还专门组织了对压电陶瓷无铅化的调查,可见探索无铅压电陶瓷新材料的重要性. 从197…     

等离子体光学发射和质谱方法对陶瓷样品的应用

等离子体光学发射和质谱方法对陶瓷样品的应用ＪＡＣＢｒｏｅｋａｅｒｔ德国多特蒙德大学化学系，Ｄ－４４２２１，多特蒙德德国高级陶瓷是当前一种重要的工作材料，这些材料的制作、生产以及生产控制都要求准确的多元素测定方法。对于基性粉末以及紧密陶瓷的多无素痕量分...     

Lu3Al5O12基闪烁陶瓷研究进展

介绍了近年来国内外镥铝石榴石(Lu_3Al_5O_(12),LuAG)基闪烁陶瓷的研究进展,总结了LuAG的晶体结构和物化性能、LuAG基闪烁陶瓷的制备方法和结构缺陷研究、组分调控和材料计算在设计新型LuAG基闪烁材料方面的创新成果等。其中稀土Ce~(3+)和Pr~(3+)掺杂的LuAG闪烁陶瓷研究进展较快,部分组分已经实现闪烁性能优于同类单晶,并向器件化推进。Ce∶LuAG陶瓷因其高光效和优异的抗辐照损伤性能,被列为高能物理新一代电磁量能器的备选材料;Pr∶LuAG具有快衰减时间和高温荧光热稳定性,在核医学PET成像和油井勘测等领域显示了应用潜力。基于缺陷工程和能带工程的思想,通过Mg~(2+)、Y~(3+)等掺杂调控基质组分,Ce∶LuAG和Pr∶LuAG陶瓷在闪烁性能上都获得突破性提升;基于透明陶瓷技术,高光学质量的LuAG基闪烁陶瓷将具有重要的应用前景和发展潜力。     

冲击波加载下孔隙率对Pb_(0.99)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))_(0.98)Nb_(0.02)O_3铁电陶瓷去极化性能的影响

制备了四种不同孔隙率的Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷,并研究了冲击波作用下孔隙率对陶瓷去极化性能的影响.研究表明:短路负载条件下陶瓷的放电波形不随孔隙的加入而改变,均为方波.多孔陶瓷的放电脉冲幅度较低,脉冲宽度较长.释放的电荷量随着孔隙率的增加而减小,与静态电滞回线测试结果一致.多孔陶瓷具有较低的冲击阻抗,改善了与封装介质的阻抗匹配.用Lysne模型拟合了材料在高电阻负载条件下的放电行为,并指出高电阻负载条件下材料的介电常数是静态介电常数的4—5倍,而且材料的介电常数随孔隙率的增加而减小.冲击波通过样品以后,电路的放电时间常数随着孔隙率的增大而增大.随着电阻的增大,样品负载电压增高,材料铁电-反铁电相变受到抑制,电流上升沿变缓,致密陶瓷出现了击穿现象.     

现代陶瓷和新技术革命

众所周知,材料、能源和信息被誊为现代科学技术的三大支柱,现代陶瓷是材料科学的一个重要分支.它具有多种独特的物理、化学和生物性能,成为现代工业和科学技术许多重要领域(如电子计算机、信息、能源、生物工程、激光等)不可缺少的材料.随着世界新技术革命的到来,一场新陶瓷热正在国内外掀起,材料科学正步入陶瓷时代[1,2].在美国,有人认为现代陶瓷对美国经济和国防关系重大,甚至认为:“美国工业竞争的成败,取决于经济要素和陶瓷技术的继续领先”.在过去三年里,美国已有五十多家企业和大学拟定了联合研究陶瓷的计划,现代陶瓷已成为七个重点研…     

高居里温度PTCR半导体陶瓷及其制备

具有高铁电居里温度 Tc的(Ba1-xPbx)TiO3系材料是正温度系数热敏电阻(PTCR)陶瓷.它是一种理想的高温、恒温发热体材料.可用它制作中、小型加热、烘烤设备(如暖风机、自动恒温电烙铁、电热杯、电吹风、恒温电烫斗等各种加热器件),还可用它制成过热和过流保护元件以及控温元件.用该材料制成的器件,升温迅速,能自动恒温,耗电少,寿命长. PTCR陶瓷属于多晶铁电半导体.该陶瓷的阻温特性曲线如图1所示.当开始在陶瓷体上施加工作电压时,温度低于 Tmin,陶瓷体呈负电阻温度系数特性,随着温度的上升,电阻率下降,电流增大.由于ρmin很低,故有一大…     

几种压电陶瓷在极化时声发射特性研究

压电陶瓷是多畴压电材料,在极化之前从宏观上看并不显压电性;通过在直流电场中的极化可以使其电畴作定向排列,从而使陶瓷显压电性.采用声发射技术监测压电陶瓷极化时有无声发射产生和声发射的情况,可以掌握压电陶瓷在极化过程中电畴的动态特性;这对于研究压电陶瓷的电畴结构和极化工艺将是有益的。     

镝掺杂锆钛酸铅镧透明陶瓷的结构和电光性能

针对锆钛酸铅镧(PLZT)电光陶瓷在光调制器应用中存在工作电压偏高、场致滞后明显等不足,以镧系镝(Dy)元素对锆钛酸铅镧(Pb0.88La0.12)(Zr0.4Ti0.6)0.96O3 [PLZT(12/40/60)]线性电光材料进行掺杂改性.采用热压技术研制镝掺杂锆钛酸铅镧[Pb0.88(La1-xDyx)0.12](Zr0.40Ti0.60)0.96O3](PLDZT)(x=0.1～0.5)透明电光陶瓷.系统考察了PLDZT透明陶瓷的光学性能和电光特性及其与材料结构的相关性.研究表明,Dy掺杂导致材料晶格畸变,微量Dy掺杂有效提高了 PLZT(12/40/60)透明陶瓷的光学透过率,并且使典型的线性电光材料呈现二次电光效应特征,二次电光系数R约为5.59×10-15m2/V2;同时掺杂改性的PLDZT(x=0.1)透明陶瓷的驱动电压较未改性PLZT材料明显降低.     

陶瓷介质在固态脉冲形成线中的应用

开展了固态脉冲形成线相关材料的研究,基于脉冲形成线的特性参数与材料介电性能之间的关联性,可实现固态脉冲形成线材料的筛选和评估。对不同类型材料介电性能的比较和固态脉冲形成线性能的分析表明:介电常数可调的微波陶瓷是制备固态脉冲形成线较为理想的材料。以Ba-Nb-Ti微波陶瓷制备的固态脉冲形成线可获得高压脉冲前沿5~6 ns,脉宽为13 ns,脉冲平顶为5~6 ns,击穿场强超过17.5 kV/mm。     

高温无铅BaTiO_3-(Bi_(1/2)Na_(1/2))TiO_3正温度系数电阻陶瓷阻抗和介电谱分析

采用固相反应法制备了Y2O3施主掺杂的92 mol%BaTiO3-8 mol%(Bi1/2Na1/2)TiO3(BBNT8)高温无铅正温度系数电阻(positive temperature coe?cient resistivity,PTCR)陶瓷.利用透射电镜观察材料的显微结构,发现陶瓷的显微结构主要包括晶粒和晶界两部分,观察不到明显的壳层结构.进一步利用交流阻抗谱研究了陶瓷的宏观电学性能,发现陶瓷的总电阻是晶粒和晶界两部分的贡献,而晶粒电阻很小,在居里温度以上变化不大,材料的PTCR效应主要是晶界部分的贡献.当温度高于居里温度时,随着温度的升高,晶界介电常数逐渐减小,导致势垒增加,晶界电阻增大,从而产生正温度系数效应.最后,通过测试材料的介电频谱特性,研究计算了陶瓷的室温电阻率.     

双激励全波长压电陶瓷超声换能器工作特性分析

对由两个半波长夹心式压电陶瓷换能器级联而成的双激励全波长压电陶瓷超声换能器进行了研究,给出了这种换能器优值的相关参量表达式,通过数值计算分析了该换能器的结构和材料参数对其特性的影响。研究结果表明,当两组压电陶瓷堆分别位于各自所在半波长换能器的位移节点,或者在压电陶瓷片数量确定情况下两组压电陶瓷堆的片数相同时,换能器均能得到最大的优值;在相当大的范围内增加压电陶瓷片的数量,换能器的优值稍有降低,但力因子迅速增大;金属块材料对换能器的优值影响甚微。可见双激励全波长换能器能在不明显降低换能器综合性能的情况下有效增加压电陶瓷的体积,因而可大幅提高换能器的功率容量和负载能力,更适用于大功率重负载的场合。      

陶瓷球金属复合结构的抗弹性能和梯度设计

陶瓷是具有轻质高强特性的常用抗弹材料,但其本身的脆性特点使得陶瓷利用率较低,局部的击穿往往导致整块陶瓷破碎。为了提高陶瓷的利用率,提出了一种分层梯度陶瓷球金属复合结构,并通过数值模拟研究了陶瓷球尺寸及着弹点的影响。从子弹和靶板的变形、弹速变化和塑性波传播等角度分析了陶瓷球金属复合结构的抗弹机理,并对结构进行了梯度优化设计。研究结果表明,直径为7.2 mm的陶瓷球结构的综合抗弹性能良好,在此基础上设计的梯度陶瓷球结构能进一步提升抗弹性。陶瓷球金属复合靶板呈局部破坏,靶板其他位置仍具有抗打击能力。     

高温压电材料、器件与应用

作为重要的功能材料,压电材料已经在国民经济的多个领域里有着重要应用.随着现代工业的快速发展,特别是新能源、交通和国防工业的高速发展,功能材料的应用已经从常规使用转向极端环境下的服役.本文综述了具有高居里点的压电材料,包括钙钛矿型压电陶瓷、铋层状结构氧化物压电陶瓷、钨青铜结构压电陶瓷以及非铁电压电单晶等;介绍了其晶体结构特征和高温压电性能、最新研究进展,并列举了一系列的高温压电器件和应用,包括高温压电探测器、传感器、换能器和驱动器等.另外,本文总结了高温压电材料的热点研究问题,并展望了今后的发展方向.