云母/莫来石可加工微晶玻璃的制备与析晶

通过调整SiO2-MgO-Al2O3-K2O-F基础玻璃的组成和热处理条件,制备了云母/莫来石复合可加工微晶玻璃.应用扫描电子显微镜和X射线衍射技术研究了可加工微晶玻璃的析晶特征.结果表明:添加3.0;ZnO(质量分数)的基础玻璃析出了锌尖晶石相,而锌尖晶石的析出抑制莫来石相的形成,没有得到云母/莫来石复合材料.当玻璃中添加3.0;的V2O5后,在试样中同时析出莫来石和云母晶体,但没有形成莫来石/云母复合的组织.含V2O5 8.0;的玻璃在等温析晶中,从表面析出莫来石和粗大枝状的云母晶体,云母间相互交错程度较低,只有在随炉升温的情况下,云母晶体以莫来石相为核心异质生长,形成均匀分布的云母/莫来石复合微晶玻璃材料.     

可加工陶瓷的结构、性能和制备

综述了可加工玻璃陶瓷、可加工复相陶瓷和可加工Ti3SiC2陶瓷的结构、性能和制备方法,介绍了近年国内外在这方面的最新进展,并展望了今后的研究重点.     

制备NZP玻璃陶瓷的替代路线(玻璃反应烧结)中环境和粒度的影响

NZP材料因其具有可调节的低热膨胀性在在热冲击方面有潜在应用,而且NZP材料还具有良好的化学和热稳定性,还经常被作为陶瓷核废料中放射性核元素的封装和固定的候选材料.NZP型晶体结构允许使用大量的离子替代,使其产生了热膨胀的可调性以及离子导电性.然而,NZP在整块材料中制作起来非常困难,因为其过程需要保证高温和很长的烧结时间.通过对磷酸盐玻璃使用玻璃反应烧结工艺,在一种低温替代路线中获得了含有钨(IV)、锡(IV)的NZP结晶相.通过使用微波加热以及传统的熔炼和铸造技术,制备了一种含有适量NaPO3-Sn(II)O-W(VI)O3化合物的玻璃.粉碎后,玻璃粉末压于室温下冷却.将绿色的弹丸在烧结反应温度下分别经历不同的时间段进行固化.差热(DTA)实验中,结果显示不同的参数影响着NZP相的性能.在特定条件如玻璃的初始位置小于100 μm的玻璃颗粒度及在大气环境下固化,能够得到一种含有单一晶相的玻璃陶瓷,且晶相具有NZP型晶体结构.烧结过程中需要有氧的存在,但氧分压的提高并没有使NZP相的含量有所改善.此外,温度要严格控制高于710 ℃,保证获得的NZP玻璃陶瓷中不含有任何次晶相.     

等温处理过程中杆状氟闪石晶体的长大

将氟云母晶体粉末与普通窗玻璃粉末混合烧结制备成氟闪石玻璃陶瓷,氟闪石晶体是通过氟云母和玻璃间的反应析出,而不是以分相、形核、长大的方式从母相玻璃中析出.用X射线衍射仪和扫描电镜测定了860 ℃等温过程中氟闪石晶体的析晶量、平均直径、直径分布和数量,对晶体长大规律进行了研究.结果表明,氟闪石晶体长大分两步进行.在第一阶段,氟闪石晶体析出和长大同时进行;在第二阶段,氟闪石晶体停止析出,晶体以大晶粒吞食小晶粒的方式长大,长大规律符合Ostwald熟化机制.     

玻璃晶化法制备氧化物透明陶瓷研究进展

透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的无机非金属材料,但以粉末烧结为主的传统制备策略存在依赖高质量原料粉体、需要长时间高温处理、设备和工艺复杂、生产成本高等技术限制。玻璃晶化法是通过调控晶化过程实现玻璃全部结晶并且获得透明陶瓷的新方法,因其可以克服与传统透明陶瓷加工相关的技术困难,并在合成高致密度、无气孔、非立方相、纳米结构透明陶瓷等方面具有独特的优势,而受到人们的广泛关注。本文首先从玻璃晶化法制备氧化物透明陶瓷的工艺方法和组分体系两方面入手,详细概述了该方法的发展历程和研究现状。接着,指出了目前研究中存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望,以期该方法能够广泛应用于制备下一代高性能透明陶瓷材料。     

偏磷酸钙玻璃陶瓷的结晶化研究

以Ca(H2PO4)2·H2O和H3PO4为原料,按0.45的Ca/P物质的量比制备了偏磷酸钙玻璃,在300～700 ℃对玻璃进行热处理,获得了偏磷酸钙玻璃陶瓷.利用XRD、FT-IR等研究了玻璃结晶化过程中的结构变化,利用SEM观察了玻璃陶瓷的微观形貌.结果表明:玻璃陶瓷中的结晶相为纯的β-Ca(PO3)2;玻璃结晶过程伴随温度提高逐渐发生,在400 ℃保温3 h已经形成了β-Ca(PO3)2晶体相;温度提高,玻璃陶瓷红外光谱的精细结构明显;随结晶化温度升高和保温时间延长,玻璃陶瓷中结晶相形貌由纤维状变为晶界明显紧密排布的短棒状晶粒.     

添加LCB玻璃的CSLST微波介质陶瓷低温烧结及其性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了添加Li2CO3-CuO-B2O3(LCB)玻璃为烧结助剂的(Ca0.9375 Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷,并对其烧结特性、晶相组成和介电性能进行了系统的研究.结果表明:通过液相烧结,LCB玻璃能有效降低CSLST烧结温度至900℃.XRD分析结果显示添加LCB玻璃后材料中均产生了杂相.性能分析结果发现随着LCB添加量的增大,陶瓷的体积密度、介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f呈现先上升后下降的趋势,频率温度系数Tf则单调降低.添加质量分数为12.5;的LCB玻璃的CSLST陶瓷在900℃下保温5h可以完全烧结,并具有最佳的微波介电性能:εr=77.7,Q×f=1845 GHz,Tf=21.35 × 10-6/℃.     

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.     

ZrO2掺杂AZO防静电陶瓷的制备

以AZO陶瓷为基体,采用传统的固相烧结技术制备了ZrO2掺杂AZO防静电陶瓷,研究了不同烧结温度、ZrO2掺杂量对AZO陶瓷的表面电阻率、相对密度、维氏硬度的影响.通过XRD测定陶瓷的物相结构,SEM观察陶瓷的断面形貌,表面电阻测试仪测量陶瓷的表面电阻,维氏显微硬度仪测量陶瓷的维氏硬度,阿基米德排水法测量陶瓷密度等方法对ZrO2掺杂AZO陶瓷进行了分析表征.结果表明:当烧结温度为1450℃,ZrO2的掺杂量为1wt;时,其综合性能最佳.此时陶瓷表面电阻率为105Ω· cm,相对密度达97.61;,维氏硬度为357.5 HV0.3,已达到防静电陶瓷性能要求.     

CePO4含量对可加工 Ce-ZrO2/CePO4陶瓷材料性能的影响

研究了CePO4含量对Ce-ZrO2/CePO4陶瓷材料性能的影响.结果表明,当CePO4含量较少时,材料的力学性能变化不大,可加工指数增大,当CePO4含量大于25;,二者匀下降.可见CePO4的含量为25;时,材料的加工性与其力学性能结合的最好;同时研究了不同的CePO4含量引起材料的断口、表面形貌的变化及对材料断裂性能的影响.     

烧结法制备高炉渣CMAS系统微晶玻璃的研究

利用高炉渣及其它辅助原料制备基础玻璃,采用一步烧结法制备主晶相为辉石的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃.综合运用DSC,XRD以及场发射扫描电子显微镜等测试手段,分析热处理制度对高炉渣CMAS微晶玻璃的析晶行为及性能的影响.结果表明:随着热处理温度上升,微晶玻璃的主晶相均为辉石,次晶相均为长石,晶相析出量增加,微晶玻璃的体积密度及抗折强度均呈现先增后减趋势.随着热处理时间增加,微晶玻璃的体积密度及抗折强度均呈现下降趋势.当热处理温度为1020 ℃,晶化时间30 min时,样品的机械性能最好,体积密度为2.690 g·cm-3,抗折强度为67.00 MPa.     

Yb: YAG微晶玻璃的制备与性能研究

本文采用高温熔融工艺,制备Yb~(3+)掺杂的32CaO-(13-x)Y_2O_3-24Al_2O_3-31SiO_2-xYb_2O_3 (x＝0.5～2)系统玻璃,并在高温下进行去应力退火.用DTA确定样品的热处理温度,XRD分析热处理后样品的相变.用TEM观察1000 ℃热处理后的样品,在室温下测试1000 ℃热处理后玻璃的吸收光谱.结果表明:玻璃在1000 ℃热处理24 h后,产生单一的YAG相微晶颗粒;热处理前后样品光谱特性的变化表明热处理后掺杂的Yb~(3+)择优进入YAG晶格中,得到了透明的Yb: YAG微晶玻璃.     

熔融法制备金尾矿微晶玻璃及性能研究

以金尾矿为主要原料,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.利用差热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段对所制备的微晶玻璃进行了分析测试与表征,并研究了不同晶化温度对制得微晶玻璃的物相组成、微观结构及性能的影响.结果表明:在850～ 950℃下,随着晶化温度的提高,所制备微晶玻璃的性能均提高.确定较佳的晶化制度为950℃保温3h,所制备微晶玻璃的热膨胀系数、抗折强度及密度分别为68.7×10-7/℃,122 MPa和2.836 g/cm3.     

黄磷炉渣和铜渣协同制备微晶玻璃

以黄磷炉渣和铜渣为原料,添加一定比例的焦炭,熔融法制备了黄磷炉渣-铜渣微晶玻璃.借助Kissinger方程分析黄磷炉渣-铜渣基础玻璃的析晶能力,借助X射线衍射仪(XRD)进行物相分析.结果表明:随着黄磷炉渣与铜渣的质量添加比的增大,黄磷炉渣-铜渣基础玻璃的析晶峰峰温值Tp和析晶活化能E逐渐减小;当黄磷炉渣:铜渣=6:1时,黄磷炉渣-铜渣基础玻璃的析晶活化能最小,析晶能力最强;黄磷炉渣与铜渣添加比并不对黄磷炉渣-铜渣微晶玻璃晶相类型产生影响,其晶相均为钙长石Ca2 Al2 SiO7和镁黄长石Ca2 MgSiO7.     

原位反应烧结法制备MgAlON复合材料

实验原料选用高纯电熔镁砂(粒径3～1 mm);α-Al2O3(活性)微粉(粒径≤5μm);电熔镁铝尖晶石(粒径≤1mm);Al粉(粒径≤0.088 mm);化学纯MgO(粒径≤0.04 μ m)和少量的活性材料,氮化气氛下原位反应制备MgAlON复合材料,考察了氮化烧结后试样的常规性能、物相组成、显微结构.结果表明:1500℃下,氮化气氛中耐火基质料为Al-Al2O3-MgO系的混合粉可以通过原位反应制备MgAlON复合材料;骨料种类的不同,不影响MgAlON矿相的生成.且MgAl2O4-MgAlON材料的烧结性能及氮化效果较好,常温强度也较高.试样骨架结构是骨料大颗粒在烧结中形成的,骨架中填充着反应合成的MgAlON晶粒和骨料小颗粒,使得烧成后的试样内部结构致密;微晶结构以及晶须的存在有利于提高材料的常温力学性能.     

放电等离子烧结镓掺杂氧化锌陶瓷及其电学特性研究

采用放电等离子烧结(SPS)方法烧结出了致密的掺镓氧化锌陶瓷(0.075wt; GZO).样品的烧结温度为950～1200℃,烧结时间为3～21 min,并对样品的物相、断口形貌、电学性能以及密度进行了测试和分析.结果表明,烧结条件对GZO的晶体结构没有影响,但是对样品的密度、晶粒尺寸、电阻率等性质有一定的影响.综合分析上述结果可得到用SPS方法烧结GZO陶瓷的最佳烧结工艺是烧结温度1100℃,烧结时间9 min.     

铵浸钢渣熔融还原提铁制备微晶玻璃研究

利用氯化铵浸出钢渣,可有效浸取Ca元素并就地固定CO₂制备碳酸钙,浸出后的铵浸渣由于CaO含量的降低,无需加入大量的改质剂就能还原提铁并制备微晶玻璃。基于此,引入热力学计算,对铵浸钢渣提铁并制备微晶玻璃的可行性进行探究,初步结果表明铵浸钢渣与40wt%的SiO₂混合后进行提铁,铁的还原率高达98.47%,且还原渣物相主要为透辉石;由还原渣制备得到的基础玻璃在800℃下核化1 h,960℃下晶化1 h,得到微晶玻璃,其主晶相为透辉石,并夹杂部分钙长石;基础玻璃析晶活化能为597.4 kJ/mol,晶体生长指数均小于3,为表面析晶。