烧结制度对AlON-AlN复相陶瓷的结构及性能影响

分别采用无压及热压反应烧结方式,在氮气条件下制备了AlON-AlN复相陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对AlON-AlN复相陶瓷的显微结构、气孔率、抗弯强度及热导率的影响规律.结果表明:相同烧结条件下,热压烧结比无压烧结更易获得气孔率低、抗弯强度高、热导率大的AlON-AlN复相陶瓷.无压烧结复合陶瓷的断裂为沿晶断裂和穿晶断裂的混合模式,而热压烧结复合陶瓷的断裂方式主要为穿晶断裂.     

MgO-CaZrO3-ZrO2系含MgO复合陶瓷的结构与烧结性能

以烧结镁砂、单斜氧化锆和实验室预合成锆酸钙为原料,采用常压烧结法制备了MgO-CaZrO3-ZrO2系含MgO复合陶瓷,研究了ZrO2含量、CaZrO3含量及CaZrO3/ZrO2质量比对其复合陶瓷结构与烧结性能的影响.结果表明:高温下Zr4+、Ca2+、Mg2+离子的扩散、c-ZrO2(Zr0.875 Mg0.125 O1.875或Zr0.8 Mg0.2 O1.8)的形成及CaZrO3脱CaO分解等,是影响MgO-CaZrO3-ZrO2系含MgO复合陶瓷结构与烧结性能的重要因素;其中MgO-ZrO2复合陶瓷的断裂方式为穿晶断裂,MgO-CaZrO3复合陶瓷和MgO-CaZrO3-ZrO2复合陶瓷的断裂方式为以沿晶断裂为主的混合断裂,其复合陶瓷的烧结强度依次降低;当ZrO2含量为20wt;～40wt;、CaZrO3含量为10wt;～40wt;及CaZrO3/ZrO2质量比为6/1～5/2时可分别制得烧结性能较好的MgO-ZrO2、MgO-CaZrO3和MgO-CaZrO3-ZrO2复相陶瓷.     

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.     

低温烧结3Y-TZP陶瓷的研究

以不同质量分数的MnO2-TiO2(质量比为1:1)为烧结助剂,在1300～1500 ℃下低温烧结制备了3Y-TZP陶瓷.对3Y-TZP陶瓷的相对密度、物相及显微结构、显微硬度、抗弯强度及断裂韧性进行了测试分析,并对烧结助剂的基本性能进行了表征.探究了烧结助剂及烧结温度对3Y-TZP陶瓷性能的影响.实验结果表明:在3Y-TZP陶瓷中加入烧结助剂MnO2-TiO2(质量比为1:1)可以实现低温烧结.试样的相对密度、显微硬度、抗弯强度、断裂韧性随烧结温度的升高先增大后降低.在烧结助剂为0.5wt;,烧结温度为1350 ℃时,试样的相对密度及力学性能都达到最大,在此条件下,试样的相对密度达97.16;,显微硬度为2032.8 HV,抗弯强度为300 MPa,断裂韧性为8.35 MPa· m1/2,且试样的断裂方式为晶粒拔出及晶粒断裂遵循着穿-沿晶断裂的模式,且晶粒极小.     

ZrO2对热压AlN陶瓷的显微结构与力学性能的影响

通过添加纳米ZrO2粉体,并结合Y2O3烧结助剂,采用热压烧结制备了AlN陶瓷.结果表明,加入ZrO2后,热压AlN陶瓷的物相包含AlN主相、Al5Y3O12晶界相以及ZrN新相.随着ZrO2的加入,热压AlN陶瓷的维氏硬度基本没有变化,然而其断裂韧性逐渐提高.这主要是由于添加的ZrO2与AlN发生高温反应生成了ZrN,导致AlN陶瓷从单一的沿晶断裂模式转变为包含沿晶和穿晶的混合断裂模式,强化了晶界,进而改善了断裂韧性.     

以透辉石为烧结助剂的Al2O3陶瓷的力学性能和显微结构

利用无压烧结方法制备了添加透辉石的Al2O3基陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对Al2O3基陶瓷的相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性的影响,探讨了烧结工艺参数对Al2O3陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,Al2O3陶瓷的力学性能随烧结温度和保温时间变化趋势与材料密度的变化趋势一致;添加透辉石的Al2O3陶瓷在1520 ℃烧结140 min时,具有最佳的综合力学性能;显微结构分析表明,Al2O3陶瓷的力学性能受到其气孔率、晶粒发育情况和断裂模式的影响.     

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.     

MgO含量对CaZrO3-MgO陶瓷烧结特性及组成与结构的影响

采用常压烧结方法制备了CaZrO3-MgO陶瓷.研究了MgO含量对CaZrO3-MgO陶瓷的显气孔率、体积密度、抗弯强度、物相组成、显微结构和断裂方式的影响.结果表明:含有lwt;～3wt; MgO的CaZrO3-MgO陶瓷由CaZrO3单相构成,气孔率低,体积密度高,抗弯强度大,断裂方式为穿晶与沿晶共存的混合断裂;含有20wt; ～40wt; MgO的CaZrO3-MgO陶瓷由MgO和CaZrO3两相构成,气孔率高,体积密度低,抗弯强度小,CaZrO3与MgO两相间的断裂方式为沿晶断裂;当MgO含量为2wt;时CaZrO3-MgO陶瓷的烧结性能最好,当MgO含量为40wt;时CaZrO3-MgO陶瓷的烧结性能最差.少量Mg2+的引入因其向CaZrO3中单向扩散而促进材料烧结,大量Mg2+的引入因其与Zr4+互扩散导致CaZrO3分解而阻碍材料烧结.     

反应热压烧结制备SiC/ZrB2复相陶瓷及其性能表征

以二硼化锆、硅和活性碳为原材料,在1850℃、20 MPa条件下,采用反应热压烧结工艺制备出了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料.研究了添加剂(硅和活性碳)含量对ZrB2陶瓷烧结行为和力学性能的影响.借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.研究结果表明:添加剂可以显著提高复合材料的烧结致密度和力学性能.复合材料的XRD衍射图谱中只有ZrB2和SiC的衍射峰.当添加剂含量为12wt;时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到584MPa和7.25MPa ·m1/2.显微结构分析表明,致密度的提高、晶粒粒径的减小以及断裂模式的转变是复合材料力学性能提高的主要原因.     

Al2O3/Y2O3复合助剂对碳化硅蜂窝陶瓷烧结性能的影响研究

以碳化硅为主要原料,以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂,以Al2O3和Y2O3作为复合烧结助剂,采用挤出成型工艺制备出碳化硅多孔蜂窝陶瓷.探究了复合助剂Al2O3/Y2O3的加入量对蜂窝陶瓷物相组成和微观形貌的影响;研究了烧结温度对碳化硅陶瓷物相、微观形貌以及孔隙率、线收缩率、体积密度、抗压强度的影响规律.结果表明:Al2O3/Y2O3复合助剂的加入量增大和烧结温度的提高,陶瓷液相量增多;在钇铝石榴石(YAG)的共晶点1760 ℃附近,更易于析出结晶形成YAG相.烧结温度升高,陶瓷收缩率增大;体积密度和抗压强随烧结温度变化规律接近;体积密度和抗压强度在1750℃达到最大值分别为1.8 g/cm3和14.09 MPa.     

透明MgO·nAl2O3尖晶石陶瓷雾度分析

以高纯超细粉体为原料,采用热压(HP)结合热等静压(HIP)法制备了透明MgO·nAl2O3(n=0.98、1、1.1、1.2、1.3)尖晶石陶瓷.雾在透明陶瓷中十分常见,严重云雾的存在大幅降低透光率,影响陶瓷的力学性能.为了获得光学质量优异、力学性能适宜的MgO·nAl2 O3尖晶石,对尖晶石中的雾度进行了测量,并对...     

凝胶注模成型Al2O3陶瓷的显微结构及力学性能研究

以Al2O3粉为原料,TiO2+MgO为烧结助剂,琼脂糖为单体,聚丙烯酸铵为分散剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备了Al2O3陶瓷.研究了琼脂糖固化机制、烧结助剂作用机理以及琼脂糖含量对Al2O3陶瓷坯体及烧结体的显微结构及力学性能的影响规律.试验结果表明,琼脂糖利用内部氢键的结合,形成三维网络状结构,将Al2O3粉原位凝固成型.TiO2+MgO烧结助剂使材料实现了液相烧结机制,有利于降低材料的烧结温度及促进致密化进程.随着琼脂糖含量增加,坯体的致密度、坯体及烧结体的抗弯强度均呈先增大后减小趋势.当琼脂糖含量为0.5wt;时,Al2O3陶瓷的抗弯强度达到最大值.     

化学计量比对镓酸镁尖晶石陶瓷微波介电性能的影响

尖晶石型微波介质陶瓷因高品质因数和可调的谐振频率温度系数在无线通信等领域应用广泛。本文通过无压烧结制备了MgO·nGa₂O₃(n=0.975、1.00、1.08和1.17)尖晶石陶瓷,采用XRD Rietveld全谱拟合研究了化学计量比对晶体结构的影响,并结合键价理论模型探究了微波介电性能与晶体结构的关系。结果表明:MgO·nGa₂O₃陶瓷相对介电常数(ε_r)的变化与晶格常数和离子极化率有关;品质因数(Q×f)受键强和阳离子有序度的共同影响,随n值增大从165 590 GHz下降至109 413 GHz;而谐振频率温度系数(τ_f)与晶体热膨胀系数相关。制备的MgO·0.975Ga₂O₃陶瓷具有优异的微波介电性能:ε_r=9.69、Q×f=165 590 GHz(频率14 GHz下)和τ_f=-7.12×10^-6/℃。     

V2O5掺杂对0.6SrTiO3-0.4LaAlO3微波介质陶瓷结构与性能的影响

采用固相反应法,研究了V2O5添加量与0.6SrTiO3-0.4LaAlO3(简称6ST-4LA)陶瓷烧结性能及介电性能之间的变化关系.结果表明:少量V2O5的引入未改变陶瓷的晶相组成,主晶相仍为SrTiO3基固溶体,适量添加V2O5不仅能显著降低6ST-4LA陶瓷的烧结温度,而且能增大其介电常数和品质因数(Q·f),调节谐振频率温度系数τf;随着V2O5添加量的继续增加,有第二相SrVO3出现并逐渐增多.当V2O5添加量为0.10wt;,1450 ℃烧结时,6ST-4LA陶瓷获得最佳微波介电性能:εr=46.46,Q·f=59219 GHz,τf=3×10-6 /℃.     

(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3介质陶瓷的微波烧结研究

微波烧结法制备0.85(Mg0.7Zn0.3)TiO3-0.15(Ca0.61La0.26)TiO3 ((Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3)系介质陶瓷,研究微波烧结工艺对(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷烧结性能、微观结构、相组成和微波介电性能的影响.结果表明:(Mg0.7Zn0.3)TiO3-Ca0.61La0.26TiO3陶瓷的主晶相为(Mg0.7Zn0.3)TiO3、Ca0.61La0.26TiO3,第二相为(Mg0.7Zn0.3)Ti2O5;升温速率15 ℃/min,烧结温度1275 ℃,保温时间20 min时,陶瓷微波介电性能优良:εr=27.01,Q·f=103500 GHz,τf=+2 ppm/℃.     

不同表面活性剂对合成介孔氧化镁晶体性质的影响

采用液相法,以Mg(NO3)2·6H2O为镁源,NH3·H2O为沉淀剂,研究了不同表面活性剂对介孔MgO晶体性质的影响.采用XRD、FT-IR、SEM、BET和CO2-TPD等手段对介孔MgO晶相组成、骨架结构、微观形貌、孔结构及表面化学性质进行了分析表征.研究结果表明,不同表面活性剂对介孔MgO晶体物化性质影响较大.以非离子型PEG-2000为表面活性剂制得产品表面碱强度和碱总量均大于以阴离子型SDS、阳离子型CTAB制得的产品.以非离子型PEG-2000为表面活性剂制备得到的介孔MgO同时具有弱碱、中强碱特征,碱总量为0.192 mmol·g-1,比表面积、孔容和平均孔径分别为145.42 m2·g-1、0.67 cm3·g-1和18.56 nm.     

TiO2颗粒原位合成TiB2对B4C陶瓷材料组织与力学性能的影响

碳化硼是一种应用广泛且极具潜力的结构陶瓷,具有低密度、高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优良性能,但是韧性差、烧结温度高的特性限制了其更为广泛的应用.本文采用原位合成和硅溶渗反应烧结相结合的方式制备TiB2增强B4C陶瓷材料,再分别对所制备的复合陶瓷材料的力学性能和显微组织进行研究,研究结果表明:原位合成的TiB2颗粒分布更加均匀,晶粒更加细小且原位合成的TiB2颗粒主要分布在B4C边界,对B4C陶瓷材料起到增韧补强的作用;当添加量达到8wt;时,弯曲强度出现最大值为269 MPa,断裂韧性最大值为7.73 MPa·m1/2,是TiO2添加量为0wt;的B4C陶瓷材料的2.46倍.     

多孔氮化硅陶瓷的微观结构、力学性能和气体透气性的研究

本研究中,以石油焦为造孔剂、Y2O3-Al2O3为烧结助剂,通过注浆成型制备出多孔氮化硅陶瓷.研究石油焦的加入量对多孔氮化硅陶瓷微观结构、力学性能及气体透气性的影响.结果表明:多孔氮化硅陶瓷的微孔是由长棒状的β-Si3N4晶粒互相搭接而成,大孔是由石油焦燃烧而成.随着石油焦加入量的增加,气孔率及达西渗透系数(μ)增大,但试样的抗弯强度降低.在起始α-Si3N4粉末中添加10wt;～50wt;石油焦、5wt; Y2O3-3wt;Al2O3 1800℃下保温2h制备出气孔率为37.08;～59.40;、抗弯强度为52.00～154.27 MPa、μ值为(3.04 ～6.87)×10-13m2的多孔氮化硅陶瓷.     

Preparation and Characterization of (1 — x) Pb(Mg1/3Nb2/3) O3 — x PbTiO3 Electrocaloric Ceramics

Lead magnesium niobate Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ — lead titanate PbTiO₃ [abbr. as (1 — x) PMN — x PT] ferroelectric ceramics with different excesses of MgO and PbO were systematically studied under different processing conditions for ferroelectric refrigeration application. It was found that the excess amount of MgO and PbO, and the sintering temperature have great effect on the crystallographic properties of the ceramics. In our experiments, (1 — x) PMN —x PT (x = 0.08, x = 0.10, and x = 0.25 respectively) with the excesses of 2 mol% MgO and 2 mol% PbO ceramics sintered at 1250 °C/1 hour possess the desired perovskite structures and large electrocaloric temperature change (ΔT = 1 K and more) in the vicinity of room temperature under a dc electric field of 1.5 kV/mm. It is expected that (1 — x) PMN — x PT electrocaloric ceramics could be applied for cascade refrigeration near room temperature.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。