溶胶-凝胶法制备Al2O3粉体及其陶瓷的性能研究

以硝酸铝、柠檬酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备Al2O3粉体.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对Al2O3粉体的晶体结构、形貌及粒径进行表征,并研究以MgO-CuO-TiO2作为添加剂时,Al2O3陶瓷的烧结特性及介电性能.结果表明:干凝胶经1000℃煅烧2h后得到了分散性良好的Al2O3粉体,粒径大约为50～ 80 nm.随着MgO掺杂量的增加,Al2O3陶瓷的相对密度、介电常数以及Q·f值都呈先增大后减小的趋势;随着温度的升高,烧结体的相对密度不断增大.当烧结温度为1500℃,MgO含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的综合性能较好:相对密度为91.52;,介电常数和Q·f值达到最大值分别为9.46,19862 GHz.     

低温燃烧-烧结法制备多孔Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷

用低温燃烧合成的陶瓷粉体为原料,在1450℃下烧结制备了多孔Al2O3/ZrO2 (3mol; Y2O3)陶瓷,并研究ZrO2的外加量(Omol;、1Omol;、15mol;和20mol;)对多孔陶瓷显气孔率、抗弯强度、孔径分布和显微结构的影响.实验结果表明:与其他试样相比,ZrO2外加量为15mol;的试样的显气孔率和抗弯强度都明显提高,其最可几孔径约为1.1 μm.SEM和EBSD图片显示:外加ZrO2能显著影响多孔陶瓷的显微结构,其中外加15mol; ZrO2的多孔陶瓷中,氧化铝晶粒的平均尺寸较小,颈部较厚,这是其具有较高抗弯强度的主要原因.     

磷酸盐低温烧结高强度SiC泡沫陶瓷及性能研究

通过有机模板复制法,以磷酸二氢铝为粘结剂,950 ℃烧成制备了高强度SiC泡沫陶瓷.研究了浆料中SiC含量和磷酸二氢铝含量对SiC泡沫陶瓷微观结构与性能的影响.结果表明:SiC微粉由A型Al(PO3)3粘结起来,烧成泡沫陶瓷通孔结构良好,开气孔率介于75;~91;之间.随着磷酸二氢铝含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增加,而开气孔率则逐渐减小;随着SiC含量的增加,烧成泡沫陶瓷的线收缩率和开气孔率均逐渐减小,而体积密度和抗折强度则逐渐增加.磷酸二氢铝含量为40;、SiC含量为60;时,泡沫陶瓷的抗折强度达(2.22±0.26) MPa.     

Al2O3加入量对AlN-Al2O3复相陶瓷制备及性能的影响

以AlN和Al2O3为原料,Y2O3为烧结助剂,N2气氛下在1650 ℃下热压烧结制备出了AlN-Al2O3复相陶瓷;采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对复相材料的相组成、显微结构进行表征.研究了Al2O3加入量对AlN-Al2O3复相材料的强度、热导率和介电性能的影响.结果表明,Al2O3加入量的增加可促进材料的烧结致密化和抑制AlN基体晶粒的生长.Al2O3含量为20 wt;和30 wt;时可制得致密的AlN-Al2O3复相陶瓷.Al2O3利用其高强度和弥散强化作用对AlN基体起到了明显的增强效果.随着Al2O3加入量的增加,试样的抗弯强度显著提高,热导率和介电性能也得到改善.加入30 wt; Al2O3的复相陶瓷的抗弯强度和热导率达到最大值457 Mpa和57 W/(m·K),介电常数和介电损耗达到最低值9.32和2.6×10-4.当Al2O3含量达到40 wt;以后,材料中部分AlN与Al2O3反应生成AlON,从而使材料的抗弯强度、热导率和介电性能又明显下降.     

稀土Sm2O3对98氧化铝陶瓷耐磨性能的影响

实验以98wt; Al2O3为基体,在CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元体系中,研究添加稀土Sm2O3对98氧化铝陶瓷烧结温度、体积密度以及耐磨性能的影响.实验结果表明:添加适量的稀土氧化钐能够降低陶瓷的初始烧结温度并且提高氧化铝陶瓷的体积密度和耐磨性能.当稀土氧化钐的掺量达到1.6wt;时,陶瓷的磨损率达到最低,较不掺稀土的氧化铝陶瓷试样,耐磨性提高了约30.9;.除此之外,发现稀土Sm3+固溶到六铝酸钙中,增强了晶界结合强度,提升了陶瓷耐磨性能.     

Al2O3对辉石质陶瓷烧结性能的影响

以钢渣尾泥为原料制备了辉石质陶瓷,并通过对陶瓷制品物理性能测试和XRF、XRD、SEM分析,研究了Al2O3组分对辉石质陶瓷烧结过程结构演变过程及陶瓷物理性能的影响规律.研究表明,随着烧结温度升高,陶瓷中铝离子首先参与形成钙长石,并随着钙长石晶相消失而进入液相;部分铝离子进一步扩散,使得透辉石相转变为固溶铝离子的普通辉石相.在本实验条件下,氧化铝含量较低的样品具有较高的烧结温度(1210℃)和较高的强度(93.74 MPa).氧化铝含量的增加使陶瓷形成较多的玻璃相和内部微裂纹,从而降低其力学性能.     

区熔法制备Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷.当坩埚壁温为2150℃、行走速度为5 mm/h时,获得了φ10 mm×104 mm表面光滑的圆棒.结果表明共晶陶瓷由Al2O3相和MgAl2O4相组成,分别按照(110)(311)晶面生长;Al2O3相为基体相,MgAl2O4相以非连续的片状均匀地分布在基体相之中.定向凝固共晶陶瓷的密度是理论值的99;;硬度和断裂韧性分别达到18.7 GPa和3.74 MPa·m1/2,约是预烧结体的2倍.气孔和界面非晶相的消失以及以单晶形态存在的Al2O3基体相,有效提高了材料的硬度和断裂韧性.     

陶瓷微珠直接堆烧制备多孔莫来石陶瓷及性能研究

以高纯石英粉、氧化铝粉以及玻璃粉作为主要原料,首先通过颗粒稳定泡沫法结合离心雾化干燥装置制备得到SiO2-Al2O3陶瓷微珠,然后将其紧密堆积于坩埚中,随后经1500 ℃下直接堆积烧结1 h,利用空心微珠高温下自发泡,成功制备孔分布均匀的多孔莫来石陶瓷.研究了SiO2-Al2O3陶瓷微珠中高纯石英粉、氧化铝粉和玻璃粉组成对多孔莫来石陶瓷性能的影响.该方法简便易行,可控性强.通过该方法可制得气孔率高达85.4;,抗压强度为(3.69±0.86) MPa,低介电常数为1.70的多孔莫来石陶瓷,有望应用于透波材料领域.     

Al2O3基片/Al层状陶瓷的力学性能研究

采用丝网印刷法在Al2O3基片上刷涂金属Al浆料,然后叠层在氧化环境中进行热处理,制备了不同层数的层状陶瓷材料,研究了Al2O3基片层数、热处理温度对层状陶瓷抗弯强度、断裂韧性和冲击功的影响,并与用AB胶制备的层状陶瓷进行了比较.结果表明,用Al浆作为层状陶瓷的夹层制备的试样抗弯强度和断裂韧性都明显比用AB胶作为夹层的试样强;层状陶瓷的抗弯强度在热处理温度700～750 ℃时较大,达到200～240 MPa,而且强度随着层数的增加而降低;层状陶瓷的断裂韧性随热处理温度的变化不明显,随着层数的变化较大,层数增加,韧性增大.     

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.     

利用水热沉淀法合成的YAG粉体制备多孔陶瓷及性能研究

YAG具有许多独特的性能,应用非常广泛.利用水热沉淀法制备超细YAG粉体,研究合成工艺对粉体形貌的影响,并采用合成的超细YAG粉体制备YAG多孔陶瓷,结果显示:盐碱摩尔比Y3+:OH-=1:8时,能够得到形貌比较均匀的颗粒,当继续增大盐碱摩尔比时,得到的粉体形貌没明显变化.反应时间越长,颗粒尺寸越粗大.Y3+的浓度越小,颗粒尺寸越细小.通过实验,在反应温度为200 ℃、反应时间为2 d和盐碱摩尔比为1:8的条件下,所得到棒状颗粒为多晶体结构,它的直径大约是150 nm,长度大约为4000 nm,通过XRD检测,粉体纯度较高.随着陶瓷坯体烧结温度的提升,YAG多孔陶瓷气孔率呈现下降趋势,而抗压强度随之升高.结合气孔率、抗压强度和显微孔结构综合考虑,利用水热沉淀法合成的棒状超细YAG粉体烧结制备YAG多孔陶瓷的烧结温度确定为1500 ℃较为适宜.     

凝胶注模法制备吸声多孔陶瓷及其性能研究

以普通建筑陶瓷坯料为原料、天然植物胶为凝胶剂,通过凝胶注模工艺研制了吸声多孔陶瓷.研究了多孔陶瓷的显微结构以及多孔陶瓷的显气孔率、孔径和厚度对吸声性能的影响.结果表明:延长浆料搅拌时间可提高试样的显气孔率,而较大的显气孔率使吸声曲线的吸声峰向高频方向偏移,吸声峰值呈现先增加后降低的趋势;适当增加浆料固含量可减小孔径,孔径变小导致试样吸声峰向低频方向缓慢偏移,吸声峰值提高;增加厚度有利于试样吸声峰向低频方向偏移,而不同频率范围内吸声系数变化趋势不同.     

多孔TiC陶瓷的制备、性能及机理研究

以TiO2和炭黑为反应物,TiC为添加物,通过反应烧结法制备出多孔TiC陶瓷.研究了TiC的添加量对晶粒大小、孔径尺寸、开气孔率及抗弯强度的影响.研究结果表明:随着TiC的添加量从0;增大到100;,反应生成TiC的粒径从0.17μm增大到0.71μm,孔径尺寸从0.15μm增大到1.51μm,开气孔率从78;持续降到38;,抗弯强度先增加后减小,添加量为80;时最高(86 MPa).TiC生长机理主要是由于添加的TiC使TiO2周围的碳含量减少,从而导致反应生成TiC的熔点降低,扩散能力提高,晶粒粒径增大.     

淀粉固化法制备堇青石多孔陶瓷

以合成堇青石粉体为原料,以未改性的食用土豆淀粉为固化剂和造孔剂,利用淀粉固化成型工艺成功制备了堇青石多孔陶瓷,并研究了淀粉的添加量与浆料前驱体的粘度、多孔陶瓷的显气孔率、孔径分布及显微结构间的关系.实验结果表明:随着淀粉含量(10wt;～40wt;)的增加,浆料前驱体的粘度先略有增大后显著降低,多孔陶瓷的显气孔率显著增加,而气孔平均孔径明显减小.     

同轴静电纺丝制备仿生多孔氧化铝纤维研究

以无水氯化铝为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,无水乙醇为溶剂,采用同轴静电纺丝法制备出氧化铝凝胶/PVP前驱体纤维,经1200℃煅烧后得到仿生多孔氧化铝纤维.系统研究了内外液流速以及PVP用量对多孔氧化铝纤维物相和孔结构的影响.结果表明,适当加大内液流速纤维逐渐出现仿生多孔结构,内液流速过大则会导致纤维多孔结构破裂消失.随着外液流速增加,纤维中的孔结构数量和孔径逐渐减小.增加PVP用量纤维直径增大,孔结构数量及孔径也会减小.当内液流速为0.1 mL/h,外液流速为1.0 mL/h,PVP用量为0.5g时,纤维为高纯α-Al203相,纤维表面光滑、连续,具有明显的仿生多孔结构.     

快速冷冻干燥法制备多孔氧化硅陶瓷

为制备氧化硅多孔陶瓷,尝试了快速冷冻干燥法,探索了氧化硅浆体的分散剂和pH值对孔结构的影响.结果表明:使用0.1wt;六偏磷酸钠作为分散剂时,孔壁处团聚现象明显;改用聚甲基丙烯酸钠团聚显著减少.主要原因是氧化硅表面的Si-OH可能与六偏磷酸钠络合成Si-Na4P6O18-,但其在水中易断裂,减弱了颗粒之间排斥力,未能抑制团聚;而聚甲基丙烯酸钠吸附在氧化硅表面,可能形成Si-C4H5O2等空间位阻抑制团聚.在聚甲基丙烯酸钠的基础上再调节浆体pH值至～10使氧化硅的zeta电位达到～-60 mV,可更好抑制团聚.综上所述冻干法适合制备开口通孔结构的多孔氧化硅陶瓷.     

明胶/双相磷酸钙多孔陶瓷支架的制备及性能研究

羟基磷灰石与人体骨骼的无机成分相似,具有良好的生物相容性及骨传导性能,β-磷酸三钙(β-TCP)是生物降解和生物吸收型生物活性材料,其降解产物Ca、P可进入活体循环系统形成新骨,成为理想的硬组织替代材料。以碳酸钙(CaCO₃)和磷酸(H₃PO₄)为原料,用直接沉淀法合成双相磷酸钙陶瓷粉体,随后采用激光成型技术制备了聚氨酯泡沫载体,通过泡沫浸渍法制备了多孔明胶/双相磷酸钙陶瓷支架,并采用戊二醛交联改善支架性能。通过XRD、SEM等方法分析复合多孔支架的成分、形貌以及结构特征,并评价复合生物支架的降解性、孔隙率、力学性能和细胞毒性等。结果表明:实验制备的粉体为双相磷酸钙,成分为β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HAP),其中,β-TCP为主相。该生物支架具有良好的孔隙结构,包含规则的直通孔和不规则的连通孔,直通孔孔径在800～950μm之间,不规则连通孔在300～500μm之间,支架平均孔隙率达到83.1%;支架平均抗压强度达到1.06 MPa,满足于骨组织工程对支架材料的力学要求;该生物支架的细胞毒性为0级或1级,无...     

多孔双相磷酸钙骨组织工程生物支架的制备及性能研究

以碳酸钙(CaCO3)和磷酸(H3PO4)为原料,用湿法合成了双相磷酸钙陶瓷粉体,再采用激光成型技术处理聚氨酯泡沫载体,通过有机泡沫浸渍法合成多孔双相磷酸钙生物支架.采用X射线衍射仪(XRD),红外光谱分析(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对样品的组成和形貌进行了表征.结果表明:制得的粉体为双相磷酸钙粉体,包含β-TCP和HAP两相,其中β-TCP为主相,其质量比占86.7;;制得的多孔支架为双相磷酸钙生物支架,孔隙率为90;以上,抗压强度为0.12 MPa,多孔支架具有规则直通孔与不规则三维通孔相结合的孔洞结构,直通孔孔径范围为1.0～1.3 mm,三维通孔孔径范围为200 ～ 700 μm,满足骨组织工程支架对多孔材料的孔径要求;双相磷酸钙粉体和双相磷酸钙生物支架均表现为无细胞毒性.     

叔丁醇基凝胶注模成型制备ZTA多孔陶瓷

采用叔丁醇基凝胶注模成型工艺,以丙烯酰胺为单体制备了ZTA多孔陶瓷.优化了固含量、预混液浓度、引发剂用量和固化温度等成型工艺参数.分析了烧结温度和保温时间对多孔陶瓷气孔率及孔径分布的影响.研究发现固含量为10vol;、预混液浓度为15wt;、引发剂用量为20wt;、固化温度为40℃,在1500c℃条件下保温2h烧结得到的ZTA多孔陶瓷气孔率可达59.05;,最可及孔径为0.72 μm,孔径分布在0.40 ～5.00μm的气孔占总气孔的87.22;,压缩强度达到56.09MPa.     

过滤用镁渣多孔陶瓷的制备与渗透性能

本文以镁渣,粉煤灰等为原料制备了镁渣基多孔陶瓷,评价了多孔陶瓷的孔隙参数,烧结性能,力学性能,渗透性能等,观察了多孔陶瓷的微观结构,研究了烧结温度、成型压力、原料配比和添加剂等因素等对多孔陶瓷理化性能的影响.结果表明,烧结温度1150℃,保温4 h可制得固废掺比为90;的镁渣基多孔陶瓷,成型压力对多孔陶瓷的气孔率、吸水率和体积密度具有较大影响.镁渣和粉煤灰的配比为7:2时,多孔陶瓷产品的综合性能较好.添加电石渣和碳粉为造孔剂能够匀化气孔分布,细化孔径,提高多孔陶瓷的气孔率和气体过滤性能.