TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备氧化铝陶瓷的影响

为降低氧化铝陶瓷制备成本,改善其性能,以价格低廉的纳米η-Al2 O3为原料,TiO2为烧结助剂,制备氧化铝陶瓷.研究了TiO2加入量对纳米η-Al2 O3氧化铝陶瓷的体积密度、显气孔率、物相组成和微观结构的影响.结果表明:TiO2通过增加氧化铝中铝离子点缺陷数量而提高其扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化及晶粒的生长.η-Al2 O3到α-Al2 O3的相变首先在氧化铝颗粒表面进行,然后迅速扩散至内部完成.通过计算晶胞参数大小,定量证明刚玉晶体发育良好,引入适量TiO2对氧化铝陶瓷高温性能和化学稳定性影响较小.当TiO2加入量为2wt;,烧结温度为1600℃时,氧化铝陶瓷的性能优良,体积密度为3.70 g/cm3、显气孔率为1.2;,存在一定数量的晶间气孔和晶内气孔,晶体间结合紧密,晶粒尺寸10～30μm.     

Al2O3陶瓷非等温烧结研究

以高纯α-Al2O3粉体为原料,采用非等温烧结法制备了纯Al2O3陶瓷(AL)及掺杂MgO-Y2O3复合助剂的AJ2O3陶瓷(ALMY).研究了AL和ALMY在不同烧结温度下的相对密度、显微结构及硬度.结果表明,在非等温烧结中,纯Al2O3致密化的烧结温度范围较窄,烧结温度为1500℃时,其相对密度及硬度分别为98.1;和18.1GPa,当烧结温度为1600℃时,AL由于晶粒显著粗化,且产生了晶内气孔,相对密度及硬度分别显著下降到94.6;和12.5 GPa.MgO-Y2O3复合助剂的引入拓宽了Al2O3致密化的烧结温度范围,细化了显微结构,烧结温度在1500℃和1600℃时,ALMY的相对密度均在98;以上,硬度分别为19.2 GPa和17.6 GPa.     

烧结方式对氧化铝-氧化锆复相陶瓷性能的影响

以硫酸铝、氧氯化锆和氨水为原料,采用共沉淀法制备氧化铝-氧化锆复相陶瓷,借助XRD、SEM等手段对复相陶瓷进行表征,分析了微波烧结和常规烧结对陶瓷烧结体性能的影响.结果表明:微波烧结体的相对密度较常规烧结体的大,且随着烧结温度的升高烧结体的致密度增强,在1550℃可达99;以上;微波烧结体的最高抗弯强度为765 MPa.组分分析表明微波烧结体主要含m-ZrO2和α-Al2O3和少量t-ZrO2相,且晶粒分布均匀、微观组织致密.用微波烧结获得的材料显微结构较常规烧结有较大改善.     

助熔剂法合成α-Al2O3片晶及其多孔陶瓷的制备及表征

实验首先以γ-AlOOH粉体为原料,KCl-Na2SO4复合盐为熔剂,采用助熔剂法合成了α-Al2O3片晶,通过对合成片晶成型烧成,制备具有片状晶体支撑的氧化铝多孔陶瓷材料.并对α-Al2O3片晶形成过程,多孔陶瓷显气孔率、抗折强度、微观结构以及孔径分布进行了研究.研究结果表明,在KCl与Na2SO4复合盐存在情况下,可在900℃条件下合成分散性好,颗粒大小均匀的六方形α-Al2O3片晶,片晶的直径大约在10μm,厚度为0.3～0.5 μm.合成的α-Al2O3片晶具有非常好的烧结活性,在无添加烧结助剂的情况下,1600℃保温2h得到了显气孔率为41.74;,抗折强度为115.34MPa,孔径分布范围窄的氧化铝多孔陶瓷.窄的孔径分布以及优异的机械性能使其成为一种很有前途的膜支撑体和精确过滤材料.     

La2O3对氧化铝/高岭土复合定向多孔陶瓷性能的影响

以微米级α-Al2O3、陶瓷水体分散剂为主要原料,以La2O3-水洗高岭土为烧结助剂,采用冰模板法制备了一种具有高孔隙率和较高抗压强度的氧化铝/高岭土复合定向多孔陶瓷.研究了不同添加量的La2O3对多孔陶瓷的显气孔率、体积密度、抗压强度和微观形貌的影响.结果表明:添加适量的稀土La2O3能降低多孔陶瓷烧结温度、提高体积密度和抗压强度.通过高能机械球磨法添加La2O3,在1350℃烧结制备的多孔材料样品显气孔率为82;,样品的抗压强度达到10 MPa以上.当La2O3加入量达到3;时,可使多孔陶瓷抗压强度提高到15.2 MPa,较不掺加La2O3提高了约53;.     

低温制备≥99.5;多晶氧化铝陶瓷

本文通过引入稀土氧化物Y2O3、Tm2O3为烧结助剂低温制备了氧化铝含量大于99.5;的多晶氧化铝陶瓷.实验表明:稀土氧化物的加入能够明显降低99.5;多晶氧化铝陶瓷的烧结温度,提高致密度.Y2O3、Tm2O3混合烧结助剂与单一稀土氧化物的烧结助剂相比能够明显抑制晶粒的生长,促进晶粒的均匀发育.当Y2O3+Tm2O3的含量为0.3;质量分数时,99.5;多晶氧化铝陶瓷的相对密度可达99.2;理论密度,抗弯强度为533MPa,显微硬度为17.2GPa.陶瓷断裂主要以穿晶断裂为主.     

LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的制备及其力学性能的研究

以板片状结构的LaMgAl11O19作为第二相来对Al2O3陶瓷进行增韧补强,采用无压烧结工艺在1650℃下保温4 h制备了LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷,研究了LaMgAl11O19的添加量对LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的物相组成、体积密度和力学性能的影响,并结合复相陶瓷试样断面的SEM照片分析了其强韧化机理。研究表明,添加一定量的LaMgAl11O19后,LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性均有明显提高,当添加LaMgAl11O19的质量分数为10%时,LaMgAl11O19-Al2O3复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为321 MPa和5.03 MPa.m1/2,其中片状晶的拔出效应、裂纹偏转作用以及裂纹分支等增韧机制发挥了主导作用。     

自扩散式高温氮化制备Mg-α/β-sialon复相陶瓷

利用烧结镁砂中固有杂质,加入金属A1粉、单质Si粉和α-Al2O3微粉,以Y2O3为助烧结剂,经氮化烧结炉1550℃氮化烧结1h制备出Mg-α/β-sialon复相陶瓷,实现镁质材料的性能改进和优化.研究了不同Y2O3加入量对Mg-α/β-sialon复相陶瓷的矿物组成及微观形貌的影响,借助于XRD分析试样中的晶相组成和晶胞参数,采用SEM及EDS对试样断口的微观形貌进行分析与观察.结果表明:Mg-α/β-sialon复相陶瓷以β-sialon为主晶相,Mg-α-sialon为次品相.随着Y2O3加入量的增加,Mg-α-sialon相的生成量呈减小趋势,β-sialon相的生成量呈增加趋势,Mg-t-sialon的形貌由短柱状向长棱柱状转变,当Y2O3加入5wt;时为片状结构.Y3+的引入使Mg-αβ-sialon相晶格变形,增加了缺陷浓度,提高了阴阳离子的自扩散能力,促进氮化烧结反应的进行.     

镁铝尖晶石-钇铝石榴石复相材料的制备研究

以富铝尖晶石为原料,分别加入Y2O3细粉、Y2O3和α-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,制备尖晶石-钇铝石榴石复相材料.研究了氧化钇的不同引入方式和烧结温度对尖晶石-钇铝石榴石复相材料烧结性能的影响,并通过XRD、SEM等手段对其物相组成和显微结构进行表征.结果表明:向富铝尖晶石中分别加入Y2O3细粉、Y2O3和αt-Al2O3混合粉、钇铝石榴石前驱体,均能制备出尖晶石-钇铝石榴石复相材料;当Y2O3和α-Al2O3混合粉的加入量为6;,经1750℃烧结3h后,所制备的试样的致密化程度较高,体积密度达3.34 g/cm3,显气孔率为8.0;,制备的试样中镁铝尖晶石、钇铝石榴石晶粒发育较好.     

Y2O3-Al2O3含量对Si3N4陶瓷相组成、致密化、显微结构和力学性能的影响

以α-Si3N4粉为原料,通过添加不同含量的Y2O3-Al2O3烧结助剂(6wt;、8wt;和10wt;),在1800℃下采用热压烧结制备了Si3 N4陶瓷,研究了Y2 O3-Al2 O3含量对Si3 N4陶瓷的物相、致密度、显微结构与力学性能的影响,结果表明:添加6wt;的Y2 O3-Al2 O3助剂即可获得高致密的Si3 N4陶瓷,继续增加助剂含量对Si3 N4陶瓷的致密度影响不大,但是显著影响 α-Si3 N4相和β-Si3 N4相的含量,较高的Y2 O3-Al2 O3助剂含量有利于α-Si3 N4转化为β-Si3 N4.不依赖于Y2 O3-Al2 O3助剂含量,Si3 N4陶瓷均包含细小的等轴晶粒和大尺寸的棒状晶粒,呈现双峰结构,但是Y2 O3-Al2 O3助剂含量增加到10wt;时,可以显著增加棒状晶粒的数量,形成更显著的双峰结构.基于当前研究,发现加入低含量的Y2O3-Al2O3助剂(6wt;),可以获得高硬度高强度的Si3N4陶瓷,而引入高含量的Y2O3-Al2O3助剂(10wt;),则可以获得高韧性高强度的Si3N4陶瓷.     

Y2O3添加对Yb2Si2O7无压烧结致密化的影响

以Yb2O3粉末和溶胶-凝胶法制备的活性SiO2凝胶为原料,在1550℃保温4h合成了具有单斜结构的单相Yb2Si2O7粉体.采用无压烧结方法获得了Yb2Si2O7陶瓷.通过添加Y2O3烧结助剂,获得了气孔率为3.2;的致密Yb2Si2O7陶瓷.采用XRD、SEM方法对烧结体的结构、成分和形貌进行测试与表征.结果表明:烧结体均为单相的Yb2Si2O7,不含其它杂质相.Y2O3的添加大大降低了烧结体的气孔率,促进了烧结的致密化.所得致密Yb2Si2O7陶瓷的平均晶粒尺寸为1～2 μm,大部分晶粒为颗粒状晶粒.     

工业级氢氧化铝制备高韧性氧化铝陶瓷及机理分析

采用价格低廉的工业氢氧化铝粉为初始原料,通过球磨介质磨耗向氢氧化铝中引入高纯α-Al2O3作为晶种,通过热压烧结,氧化铝晶粒原位异向生长成长柱状和板状的晶粒,从而在瓷体的断裂过程中产生裂纹桥接、偏转和晶粒拔出的增韧机制,使制备出的氧化铝陶瓷断裂韧性得到了显著的提高.在热压烧结压力为30 MPa、1600 ℃烧结2 h制备的氧化铝烧结体,其抗弯强度和断裂韧性分别为550 MPa、6.08 MPa·m1/2.     

NH4F含量及煅烧工艺对氧化铝相变及α-Al2O3微观形貌的影响

为研究NH4F含量及煅烧工艺对氧化铝相变及α-Al2O3微观形貌的影响,向Al(OH)3粉体中引入不同质量分数的NH4F,经不同条件煅烧后获得Al2 O3粉体样品.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行物相分析和晶相形貌观察.结果表明,NH4F的引入可以显著降低Al2 O3的相变温度,含量5.0; NH4F的Al(OH)3在900℃保温2.5h全部转变为α-Al2O3,这比传统的转变温度低200～ 250℃.同时,随着NH4F含量的增加,α-Al2O3晶粒形貌由颗粒状变为平面六角片状.但是平面六角片状α-Al2 O3在1200℃是不稳定的,长时间煅烧时,α-Al2O3晶体又"熔解"为小颗粒晶粒.     

助烧剂与脱胶工艺对微波烧结Al2O3陶瓷性能的影响

采用微波烧结方式制备Al2O3陶瓷,研究了助烧剂含量和素坯脱胶工艺对Al2O3陶瓷微观组织和力学性能的影响.研究结果表明:相较于传统无压烧结,微波烧结有利于降低Al2O3陶瓷的烧结温度,并提高致密度和力学性能.脱胶后烧结体晶粒结合更加紧密,界面结合强度有明显提高,断裂模式以穿晶断裂为主.当MgO与Y2O3添加量为0.7wt;时,Al2O3陶瓷致密度稳定在99.1;以上,断裂韧度和维氏硬度分别达到4.9 MPa·m1/2和17.0 GPa.     

磷酸盐结合法制备Al2O3多孔陶瓷及性能

以煅烧α-Al2O3粉为骨料、磷酸二氢铝为高温烧成粘结剂、石蜡为成型助剂,通过模压成型、干燥、烧结等工序制备了氧化铝多孔陶瓷,研究了烧成温度和磷酸二氢铝含量对氧化铝多孔陶瓷微观形貌、物相组成、线收缩率、孔隙率和弯曲强度的影响,探讨了磷酸盐结合法烧结机理.结果表明:氧化铝多孔陶瓷物相由α-Al2 O3和AlPO4构成,在较低温度下,氧化铝颗粒仅依靠AlPO4的粘结作用而形成多孔陶瓷,氧化铝多孔陶瓷线收缩率和弯曲强度随磷酸二氢铝含量的增加而缓慢增大,孔隙率则缓慢降低;随着烧结温度的提高,AlPO4的存在促进了氧化铝颗粒间的液相烧结,线收缩率和弯曲强度随烧结温度的升高而显著增大,孔隙率也明显降低.     

熔融盐法制备粒径可控的片状α-Al2O3粉体

以Al2(SO4)3·18H2O为原料,采用熔融盐法制备片状α-Al2O3粉体,详细研究了纳米α-Al2O3晶种与片状α-Al2O3晶种对片状α-Al2O3粉体粒径大小的影响.研究表明,随着纳米α-Al2O3晶种含量的增加,片状α-Al2O3粉体平均粒径明显减小;随着片状α-Al2O3晶种含量的增加,片状α-Al2O3粉体平均粒径会增大,但粒径增大的幅度会逐步降低.对片状α-Al2O3粉体粒径大小进行了数值模拟,模拟结果表明,片状α-Al2O3粉体的最终平均粒径大小与片状α-Al2O3晶种粒径成正比,与片状α-Al2O3晶种含量的三次方根成反比关系;通过改变片状α-Al2O3晶种的粒径大小与含量,能够很好地实现片状α-Al2O3粉体粒径大小的控制.     

Nd∶Lu2O3纳米陶瓷的制备和EXAFS研究

通过氨水加碳酸氢铵复合沉淀剂合成了Nd3+掺杂的氧化镥纳米晶粉体。经马弗炉900℃煅烧2 h,获得了分散性好、晶粒尺寸约为40 nm的高质量的Nd∶Lu2O3纳米晶粉体。采用无压流动H2气氛对所得素坯进行两步烧结致密化(T1=1720℃,T2=1620℃)获得了半透明的纳米Lu2O3陶瓷。荧光光谱表明在808 nm波长激发下,纳米陶瓷发光强度明显超过微米级陶瓷。同步辐射研究表明,随着晶粒尺寸减小,纳米陶瓷中Nd原子的局域环境混乱度增大,无序度相对变大。在Nd掺杂浓度相同情况下,对同一光子能量的X射线吸收系数纳米陶瓷小于微米级陶瓷。     

La2O3对氧化镁陶瓷烧结性能与抗热震性能的影响

本文以纳米氧化镁为主要原料,La2O3为添加剂,聚乙烯醇为结合剂,制备烧结性能良好和抗热震性能优异的氧化镁陶瓷.通过常温力学性能、抗热震性能、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,重点研究La2O3对氧化镁陶瓷烧结性能及抗热震性能的影响.结果表明:La2O3的加入能够促进氧化镁陶瓷的烧结.从微观结构看出La2 O3加入后可与氧化镁形成固溶体及一些不定形态物质,均匀分布在晶界处,减缓试样在热震时裂纹的尖端应力,阻碍裂纹延伸,有效提高氧化镁陶瓷的抗热震稳定性.经1640℃烧结La2O3的加入量为1;的试样相对密度最高,为99.72;;热震后经1560℃烧结La2O3的加入量为2;的试样常温耐压强度达到最大值,58 MPa.     

固相反应法制备CaO-B2O3-SiO2介电陶瓷及性能研究

Ca(OH)2、H3 BO3、SiO2作为初始原料应用固相反应法在低烧结温度下制备CaO-B2 O3-SiO2(CBS)介电陶瓷材料.研究了不同烧结温度和B2 O3含量对陶瓷的致密性、介电和机械性能的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,在875℃至975℃的温度范围内,存在主要的结晶相为β-CaSiO3和少量SiO2相.结果表明,最佳烧结温度为950℃,B2 O3含量的增加会使得烧结温度区间变窄,发生"硼反常"现象,并且致密度、介电性能和机械性能也会随之先减小后增大.并且过量的B2 O3不利于主晶相β-CaSiO3的析出.当B2 O3含量为25mol;时,在950℃烧结的试样具有最好的抗弯强度:σf=319 MPa.当B2 O3含量为5mol;时,在950℃烧结的试样具有最好的致密性和介电性能:密度为2.6869 g/cm3,εr=6.12,tanδ=7.4×10-4,ρv=6.64×10-4Ω·cm(1 MHz).     

AlO3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷显微结构与力学性能的影响

研究了二元助剂Al2O3-Re2O3(Re=La,Nd,Y,Lu)对无压烧结Si3N4陶瓷的相对密度、显微结构及力学性能的影响.结果表明:经1800℃无压烧结后,Si3N4陶瓷试样的相对密度均达到97;以上;以Al2O3-Lu2O3为烧结助剂的Si3N4陶瓷试样具有最高的维氏硬度和抗弯强度,分别为15.2±0.18 GPa和920±5 MPa.