碳氮化物超微粉体陶瓷材料的研制及应用

精细陶瓷是现代科学和未来工业的重要材料。它是继金属和高分子材料之后的第三大材料系——无机非金属材料的重要分支。按其用途,它可分为结构材料、功能材料用陶瓷二大类;按其组成,它又可分为氧化物系和非氧化物系陶瓷二类。 在三大材料系中,陶瓷属于耐热材料范畴。陶瓷制品除用作电子和生物陶瓷外,大多利用它的耐热性。但真正作为“耐热陶瓷”则要求耐极高的温度,承受很大的外力,耐腐蚀     

先驱体转化法制备硅硼碳氮陶瓷的结构与性能

先驱体转化法制备的硅硼碳氮(Si BCN)陶瓷,具有优异的高温结构稳定性、抗氧化性、抗蠕变性及特殊的电学性能,可制备成陶瓷纤维、复合材料、多孔陶瓷、涂层及微器件等,成为航空航天、能源、微电子等产业的备选材料。近年来,研究者们致力于发展先驱体的新型合成方法,开展陶瓷微结构及高温性能的表征研究,并探索将Si BCN陶瓷的特殊性质应用于高温传感器、碳纳米管或碳纳米纤维的抗氧化涂层、碳化硅陶瓷的烧结助剂等领域。本文将对先驱体法制备Si BCN陶瓷的工艺(包括先驱体的合成、热裂解及加工成型)、Si BCN陶瓷微结构和性质,以及其高温性能等最新研究进展进行详细的综述,在此基础上总结该领域目前存在的主要问题,并提出未来的发展方向。     

压电陶瓷滤波器铜电极新工艺

压电陶瓷滤波器目前在国内几乎都采用银电极,其制作方法大致分为两类:烧银法和真空镀膜法,前者是将Ag_2O用有机溶剂调制成糊状银浆,再将银浆印制在已灼烧成型的陶瓷片上,经烘干、高温灼烧,使氧化银分解为银渗透在瓷片表面上;后者是在高真空下使银蒸气蒸镀在陶瓷表面上形成银层。复盖了银层的陶瓷片,再在高压下进行极     

层状双氢氧化物对有机硅泡沫高温陶瓷化演变的影响研究

有机硅泡沫(SiF)在高温热流或火焰中发生分解，留下疏松脆弱易坍塌的残余物，完全丧失原有的密封、隔热、绝缘等优异特性，借助新兴的高温陶瓷化技术可较好地解决这一问题.首先将蒙脱土、低熔点玻璃粉、镁铁层状双氢氧化物(LDH)在SiF发泡前与基胶预混均匀，然后正常交联产气发泡制得高温可陶瓷化SiF复合材料.通过对不同温度煅烧后的SiF陶瓷体进行压缩强度、微观形貌以及晶体结构等表征，从而推断可陶瓷化SiF在高温环境中的陶瓷化演变过程.其中，LDH作为一种高温陶瓷化协效剂，不仅可以减少SiF残余物中的缺陷，而且可以加快复合材料的陶瓷化转变进程，进一步提升陶瓷体的力学强度，使得1000℃煅烧后SiF的压缩强度与煅烧前相比提高约25倍，达到517 kPa.由于陶瓷化体系的构建，最终实现了SiF在高温环境中向致密连续且强硬的陶瓷体转变，为SiF的高温防火提供了一种切实可行的途径.     

卫浴陶瓷用钾长石中钾含量测定方法的选择

钾长石在我国的资源分布较广，是陶瓷、搪瓷、玻璃、钾肥生产过程中广泛使用的原料。在陶瓷制作中钾长石作为主要的熔剂原料，在高温下熔融后可以溶解部分石英和高岭土的分解产物。由于其等级和市场定价都受钾含量的影响，因此钾含量的准确测定具有重要意义。     

掺杂CaCO3及B4C对铬酸镧陶瓷连接体的影响

铬酸镧(LaCrO3)材料具有良好的高温化学稳定性与物理稳定性,被认为是理想的高温电解制氢的连接体隔板材料,然而其高温下电导性能的主要影响因素仍有待研究。采用固相法合成掺杂CaCO3和B4C铬酸镧粉体,并研究了掺杂量对铬酸镧陶瓷的烧结性能、电阻率的影响。应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针法和排水法分析了铬酸镧连接体的结构、微观形貌、晶相组成、电阻率以及密度。研究表明:加入CaCO3,B4C能够促进晶粒细化,但B4C的加入不利于铬酸镧陶瓷致密化烧结。加入CaCO3能降低材料电阻率,B4C的加入可能改变晶界电阻,从而对陶瓷的电阻率形成影响。CaCO3=20%,B4C=0.1%(摩尔分数)配比的铬酸镧作为连接体材料,高温下具有较低且稳定的电阻率。     

流延等静压成型法制备YAG:Ce荧光陶瓷：性能及应用

采用水基流延等静压成型工艺,结合高温固相烧结成功制备了YAG:Ce荧光陶瓷。为考察水基流延等静压成型工艺对YAG:Ce荧光陶瓷产品性能的影响,在平行条件下制备了非水基YAG:Ce荧光陶瓷。与非水基荧光陶瓷相比,采用水基流延等静压成型工艺制备的YAG:Ce荧光陶瓷的X射线衍射(XRD)衍射强度明显增强,样品粒径分布更均匀,荧光激发和发射强度明显增强,平均荧光寿命延长,热稳定性提高。因此,基于水基荧光陶瓷的白光,其显色指数(68.8)和发光效率(169.18 lm·W^-1)明显提升。本研究为水基和非水基流延等静压成型-高温固相烧结制备YAG:Ce荧光陶瓷的相关研究奠定了一定的理论和实验依据。     

聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷

3D打印制备陶瓷可以实现结构-材料设计一体化,为复杂形状陶瓷材料快速成型提供了新途径。但是传统的3D打印制备陶瓷是以陶瓷粉末或陶瓷颗粒为打印材料,存在陶瓷构件尺寸精度差、表面光洁度低和力学性能不佳等问题。近年来,以聚合物前驱体为打印材料,通过3D打印成型、高温裂解等工艺制备高性能陶瓷技术的出现为改善这些不足提供了新方法,成为3D打印陶瓷领域的研究热点。本文概述了聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷的研究进展,重点阐述了本体聚合物前驱体、聚合物前驱体/光敏化合物、聚合物前驱体/巯基化合物、光敏基团改性聚合物前驱体、增强体/聚合物前驱体五种典型材料体系的研究现状,并对其今后的发展方向进行了展望。     

分光光度法测定铝锆硅质耐火材料中二氧化硅、氧化锆(铪)、三氧化二铁和氧化铝

<正>耐火材料具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性,是各种高温设备必需的材料[1-2]。其中铝锆硅质耐火材料具有耐火度高、抗高温蠕变性好以及抗渣性、抗热震性、强度高等特性[3-4],广泛用于冶金熔炼容器及热处理窑炉、陶瓷窑炉、石化高温反应炉等高温工程等领域。近年来,随着冶金行业炼铁、连铸、炉外精炼等技术的不断发展,对耐火材料的使用性能和回收再利用[5-6]等提出了更高的要求,其质量直接影响炼钢设备中转炉和平炉等的寿命。因此     

La对Pd/Al/蜂窝陶瓷催化剂高温活性与耐热稳定作用的研究

应用溶胶-凝胶技术对蜂窝陶瓷基体进行涂层,以CO氧化作模型反应,并应用BET、XRD和TEM技术考察了La的加入对催化剂高温活性和耐热稳定性的影响.热老化和活性评价实验表明La的加入显著提高了催化剂的抗烧结性能.催化剂BET、XRD和TEM表征结果表明加入La的催化剂生成了LaAlO3新晶相,此化合物抵消了Al2O3表面的空位阻止了Al2O3载体的烧结,从而提高了催化剂的耐热稳定性.     

结构陶瓷复合材料的现状和发展趋势

本文简要叙述了结构陶瓷高温下强度及硬度高、蠕变小、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损等优越性能,同时指出了陶瓷应用于承载结构的致命弱点,即陶瓷的脆性。较详细地综述了克服陶瓷脆性的主要技术方向--开发第二相粒子、纤维(晶须)补强增韧的微米陶瓷复合材料及纳米陶瓷复合材料,并分析了纳米陶瓷的发展前景。     

液相渗硅法制备多孔Si/SiC生物形态陶瓷

榉木经高温热解转化为碳模板,通过液相渗硅反应（LSIP）,在1550℃,1.5h渗硅,1700℃排硅制备了保持木材微观结构的多孔Si/SiC陶瓷。利用X-射线衍射分析（XRD）, 扫描电子显微镜（SEM）,压汞技术对样品的物相构成、显微结构和孔径分布进行了分析,利用阿基米德法和三点弯曲法测定了多孔陶瓷的显气孔率、密度和弯曲强度。结果表明,最终产物由主晶相β-SiC和少量的Si组成;控制高温排硅时间可以得到孔隙率为16％~32％的多孔Si/SiC陶瓷,可调控其产物的相组成和力学性能。对LSIP工艺的反应机理进行了探讨。     

某些陶瓷的晶界

用高分辨电子显微镜观察、研究了某些陶瓷的晶界。结果表明:在小于5°小角度晶界的Si_3N_4中无玻璃相存在,玻璃相只存在于大角度晶界中间。大量非晶相存在降低材料高温强度。但是,通过选择较好的添加剂和使玻璃相晶化均可改善Si_3N_4陶瓷的高温力学性能。在β″—Al_2O_3和YBa_2Cu_3O_(7-x)陶瓷中,晶界的情况不同于Si_3N_4陶瓷,这里即使在大角度晶界上亦可以不存在玻璃相。     

二安替比林甲烷分光光度法测定钒基合金中钛含量

正钒-铬-钛合金是一种具有耐中子辐照、低活化特性、耐液态金属腐蚀、高温强度高等优点的新材料,在聚变反应堆、航空航天、高温等领域都具有广阔的应用前景~([1-3])。钒基合金中加入一定量钛可显著改善合金耐中子辐照损伤的能力~([4-5])。因此为保证材料的质量,需要对钛含量进行准确测定。目前测定钛的方法主要有硫酸高铁铵滴定法~([6-7])、电感     

氮化硅陶瓷高温蠕变行为及Y_2O_3和CeO_2的影响

通过对材料高温下三点弯曲试样中心挠度与时间关系的分析,给出了通过挠度来表征材料高温蠕变性能的方法和表达式,并实际分析了3种不同添加剂氮化硅材料的高温蠕变性能。指出以Y2O3,CeO2为添加剂的氮化硅陶瓷经过热处理后比以MgO为添加剂的氮化硅陶瓷具有更好的抗高温蠕变性能。这主要是由于前者热处理后在晶界析出二次小晶粒,使晶界玻璃相大为减少,有效地抑制了高温下晶界的滑移。此外,Y,Ce与Si,N,O形成的玻璃相高温粘度高,也对材料抗高温变形有利。材料高温下往往是因为变形超过允许极限而失效。此时,通过挠度-时间关系可以很好地反映这一变化过程,并可初步判断材料使用的上限温度。     

基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能

聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点.设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解.采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征.PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良.基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400℃以下为无定形状态,在1500℃可形成由α-Si3N4,β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷(PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.     

纤维钛酸铅/纳米钛酸铅晶体复合陶瓷材料性能研究

钛酸铅（PbTiO3）在常温下属于典型的钙钛矿结构,其居里温度高达490℃,介电常数小,压电性能高,压电各向异性大,是一种优良的高温高频的压电材料,但因其轴向比c/a=1.063和矫顽场大,难于极化,在冷却过程四方至立方的相变中易出现微细裂纹,有时甚至破碎,所以制备纯相致密的PbTiO3陶瓷存在烧结上的困难,且因陶瓷本身固有的脆性,使其优良的电性能很难得到充分的开发和利用。PbTiO3的应用通常是通过掺杂改性而获得的。而掺杂改性会对其电性能产生不良的影响。如能寻找一种有效的方法,即改善其烧结特性,又不影响其电性能,而且能制得致密的PbTiO3陶瓷,则对PbTiO3的研究与应用具有重要的意义。     

芳杂环高分子分离膜分离、透过性能的研究——聚苯基单醚喹噁啉(PPQ)超滤膜的研制

随着超滤技术应用范围的不断开拓和新技术工业领域的相继出现,极待开发机械强度好并具有优良的耐温性、耐生物侵蚀性、耐酸碱和耐有机溶剂性等高性能的超滤膜材料,以满足在苛刻条件下的分离、提纯、浓缩与富集以及高温灭菌过程的需要。多年来,国内外学者陆续将多种合成高分子材料用于超滤分离技术中,特别是杂环高分子如聚酰亚胺等,其优良的机械性能、耐温性和耐生物侵蚀性颇引人注目。但是,在已开发的合成高分子超滤膜材料中,由于某些分子的主链上含有—CN、—CONH—、—COOR、—CH_2O—、     

氮化硅陶瓷高温蠕变行为及Y2O3和CeO2的影响

通过对材料高温下三点弯曲试样中心挠度与时间关系的分析，给出了通过挠度来表征材料高温蠕变性能的方法和表达式，并实际分析了3种不同添加剂氮化硅材料的高温蠕变性能。指出以Y2O3，CeO2为添加剂的氮化硅陶瓷经过热处理后比以MgO为添加剂的氮化硅陶瓷具有更好的抗高温蠕变性能。这主要是由于前者热处理后在晶界析出二次小晶粒，使晶界玻璃相大为减少，有效地抑制了高温下晶界的滑移。此外，Y，Ce与Si，N，O形成的玻璃相高温粘度高，也对材料抗高温变形有利。材料高温下往往是因为变形超过允许极限而失效。此时，通过挠度-时间关系可以很好地反映这一变化过程，并可初步判断材料使用的上限温度。     

锆酸钙基高温质子导体材料

锆酸钙基材料具有优良的热、机械、发光、介电性能,是先进的耐火、发光、铁电材料。自1991年Iwahara等发现锆酸钙基材料在高温下具有质子导电性以来,锆酸钙基电解质陶瓷的研究取得重大进展。本文结合本实验室的研究分别从材料制备、陶瓷烧结、质子传输机理及影响质子传输的因素等4个方面就20年来锆酸钙基质子导体材料的研究进展进行了综述,并对其未来发展进行了展望。