注射成型制备氧化铝陶瓷

采用多组分粘结剂,通过注射成型制备Al2O3陶瓷.讨论了粘结剂中石蜡含量、固含量对喂料粘度及坯体性能的影响.研究了烧结温度对坯体性能及显微结构的影响.结果表明,石蜡含量为粘结剂的40wt;,喂料固含量为52vol;时,喂料粘度合适,坯体性能最好,内部显微结构均匀,抗弯强度为25 MPa,完全满足机械加工的强度要求.1560～1640℃,随着烧结温度的提高,烧结致密性提高.1600℃时,Al2O3抗弯强度最高达(422±40) MPa,致密性较好,晶粒发育较为理想,为最佳烧结温度.     

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.     

氧化锆凝胶注模工艺研究

采用凝胶注模成型超细粒度氧化锆陶瓷.使用小分子型分散剂PBTCA(2-磷酸丁烷1,2,4-三羧酸)制备高固相、低粘度浆料.探讨了分散剂含量、单体与交联剂的比例及引发剂的含量对生坯及氧化锆陶瓷性能的影响.结果表明:当固相含量为50vol;,分散剂加入量为0.2wt;,浆料的粘度为0.86 Pa·s.且当单体和交联剂的比例为15∶1、引发剂的加入量为2.5wt;时,生坯抗弯强度为29.56 MPa;经1520℃烧结后,氧化锆陶瓷体积密度和抗弯强度分别达到5.96 g/cm3和828.46 MPa.通过SEM进行断面观察,其结构均匀致密.     

冷冻干燥法结合淀粉固化制备莫来石多孔陶瓷

以高岭土、氢氧化铝为原料,淀粉为造孔剂和粘结剂,Y2O3为烧结助剂,采用冷冻干燥法结合淀粉固化工艺制备了具有连通开孔结构的莫来石多孔陶瓷.研究了淀粉添加量对浆料前驱体的流变性能、多孔陶瓷的气孔率、孔径分布、显微结构以及力学性能的影响.结果表明:当淀粉含量由15.84vol;增至20.59vol;,浆料前驱体的粘度增加明显;随着剪切速率的增加,浆料前驱体的粘度先显著降低然后趋于稳定,表现为剪切稀化行为.随着淀粉含量的增加,所得多孔陶瓷的孔径尺寸减小,孔径分布趋于均匀,从双峰分布向单峰变化,孔隙率缓慢增加,维持在61.5;～66.2;范围内,当淀粉含量增加到15.84vol;时,抗压强度达到最高值9.5 MPa,孔隙率也达到65.7;.但当淀粉含量进一步增加后,抗压强度有下降的趋势.     

无粘结剂BaTiO3陶瓷烧结行为及介电性能研究

以微波水热法制备的BaTiO3纳米粉体为原料,在不使用任何粘结剂的情况下,对由不同起始粒度组成的坯体进行微波烧结制备BaTiO3陶瓷.利用SEM和LCR阻抗分析仪研究了不同起始粒度对于BaTiO3陶瓷烧结行为、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:随着起始粒度的减小,BaTiO3陶瓷的烧结温度降低,晶粒尺寸减小,其介电常数也相应增大、居里峰向低温方向移动.不添加粘结剂,对BaTiO3陶瓷的成型性能影响不大.起始粒度为75～ 48 μm的无粘结剂BaTiO3坯体经过烧结后,相对密度为96.5;,室温最大介电常数达到6968.     

Yb2O3-Al2O3烧结助剂对气压烧结氮化硅陶瓷性能的影响

以Yb2O3-Al2O3体系为烧结助剂,采用气压烧结法制备了氮化硅陶瓷.研究了烧结温度对气压烧结氮化硅陶瓷的致密度、失重率、物相、力学性能与显微结构的影响及材料的烧结机理.结果表明:随着烧结温度的升高,氮化硅的致密度、抗弯强度、断裂韧性和硬度均呈现先增加后降低的趋势,而失重率呈现一直升高的趋势;当烧结温度为1780℃、烧结气压为6 MPa时,所得氮化硅烧结体的体积密度(3.31 g·cm-3)、抗弯强度(967.2)、断裂韧性(8.9 MPa·m1/2)和硬度(17.1 GPa)达最大值,晶粒以长柱状的β相为主;烧结温度高于或等于1700℃时,材料中的α相可完全转化为β相,β-Si3 N4晶粒的平均长径比达12.31.     

硅树脂对多孔氧化铝基陶瓷的制备及强化效应的影响

以氧化铝粉为基体,热固性硅树脂为粘结剂,利用热压注方法制备出多孔氧化铝基陶瓷试样,接着又用液态硅树脂对该试样进行强化处理.结果表明:以硅树脂为粘结剂,制备的氧化铝基陶瓷在1500℃烧结后,具有46.99;的显气孔率,22.15 MPa的抗弯强度,0.23;的收缩率,但其1600℃高温抗弯强度仅为2.04 MPa.在液态硅树脂强化后,其室温强度达到了37.67 MPa,高温强度也相继增加,在1600℃下,其强度增加到10.18 MPa.     

热压烧结制备AlN/BN复相陶瓷及其性能研究

以氮化铝(AlN)粉和高活性六方氮化硼(h-BN)粉为原料,不添加烧结助剂,采用热压烧结法制备了AlN/BN(20vol;)复相陶瓷.研究了烧结温度(1750～1900℃)对复相陶瓷相对密度、物相组成、显微结构、力学性能、热导率及介电性能的影响.结果表明,在1850℃以上可以制备出相对密度大于98.6;的致密AlN/BN复相陶瓷.试样显微结构均匀,晶粒细小,晶界干净,无明显杂质相,h-BN未形成明显的卡片房式结构.随着烧结温度的提高,试样的相对密度、力学性能、热导率及介电性能(1 MHz)均显著提高.1900℃烧结的试样性能最优,相对密度99.3;,抗弯强度482±42 MPa、断裂韧性4.4±0.4 MPa·m1/2、维氏硬度8.56±0.33GPa、热导率47.2 W·m-1·K-1、介电常数7.64,介电损耗4.62×10-4.     

注凝成型制备氧化锆增韧氧化铝陶瓷

采用低毒单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)制备了氧化锆增韧氧化铝(ZrO2/Al2O3,ZTA)陶瓷,氧化铝与氧化锆的质量比为3∶1,浆料的固相体积分数为50 vol%。讨论了不同干燥方式对干燥速率以及坯体性能的影响,研究了不同成型温度对坯体性能的影响。通过研究发现,在湿热烘箱中干燥的坯体强度最高,成型温度应控制在65℃附近。通过对不同单体含量的坯体烧结后陶瓷性能的对比,发现单体的加入量为10wt%左右较好,通过与干压成型陶瓷性能的对比,发现注凝成型得到的陶瓷强度和韧性分别提高了42.2%和23.5%,达到640 MPa和6.3MPa.m1/2,通过扫描电镜图片分析发现,注凝成型制得的陶瓷结构更均匀。     

淀粉固结工艺制备多孔氮化硅基陶瓷复合材料

本文以氮化硅,氮化硼,二氧化硅作为陶瓷基体材料,通过淀粉固结工艺,采用常压部分氧化烧结制备了氮化硅基多孔陶瓷。通过Zeta电位测试确定了制备陶瓷坯体的最佳pH值在9.42~10.76之间。混合浆料的浆料流变性能测试表明陶瓷浆料体系呈现剪切变稀特征。XRD分析结果表明在烧结样品组成成分为α-Si3N4、β-Si3N4、BN、Quartz low,sys以及Moganite。SEM的显示氮化硅基多孔陶瓷呈现片层型微观结构。显气孔率随淀粉含量增加而增加,试验制得多孔陶瓷显气孔率最大值高达73.2%。