CePO4／Ce—ZrO2可加工陶瓷性能与断裂机制研究

以Ce-ZrO2为基体，通过复合不同加入量的第二相CePO4颗粒，研究了陶瓷材料力学性能的变化，并借助加载能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对材料弯曲断口及压痕裂纹扩展方式进行分析。当CePO4加入量为25％时，虽然材料力学性能有一定下降，但已经能用WC刀具进行加工。材料的弯曲断口显示，CePO4在两相体系中的断裂呈层片状形式；加入CePO4后，由于两相之间弱结合界面的存在，压痕裂纹扩展形式发生明显变化，由连续扩展机制过渡为不连续扩展。由这两种机制形成的材料断裂过程是阶段性的，在实际中可以用作材料最终破坏前的预报。     

稀土磷酸盐(CePO4)对ZTA陶瓷加工性能的影响

根据稀土磷酸盐与氧化物易形成弱结合晶界面的特性, 在氧化镐增韧氧化铝(ZTA)陶瓷中引入CePO4, 经适当的工艺处理和优化,改变显微结构, 使ZTA/CePO4陶瓷为可用WC基合金刀具加工的可加工陶瓷,并且强度接近ZTA陶瓷.     

ZrO2/CePO4可加工陶瓷的性能与压痕裂纹形貌

研究了CePO4加入量对ZrO2/CePO4陶瓷材料的力学性能和压痕裂纹形貌的影响.结果表明, 在ZrO2组成中加入适量的CePO4可形成强弱界面相互分布的网络结构, 在弱界面处裂纹可发生偏转、分支、桥联等形式, 从而在保证该材料具有可加工性的同时仍可维持较高的力学性能.     

La2O3对氧化铝透明陶瓷显微结构和透光性能的影响

采用传统无压烧结工艺在氢气氛下制备Al2O3透明陶瓷。实验结果表明：MgO和La2O3复合添加时，随着La2O3掺杂量的增加体积密度总体上保持上升的趋势。随着保温时间的延长，陶瓷的致密化程度增大，残余气孔逐步排出，晶粒进一步长大。采用La2O3和MgO复合添加比单独掺入MgO陶瓷样品透过率更高，掺杂效果更好。在烧结温度为1750℃，保温时问为1h条件下，在波艮为300～800nm测试范围内，陶瓷样品的全透过率大于82％，最大值为86％。     

液相浸渗法制备Y-TZP/LaPO4可加工复相陶瓷

通过往ZrO2多孔陶瓷浸渗LaPO4液态先驱液制备了具有可加工性的Y－TZP／LaPO4复相陶瓷。加入30％（体积分数）石墨可以得到具有35％（体积分数）开孔气孔率的ZrO2预烧结陶瓷体。采用不同浸渗和热分解周期可以得到不同LaPO4含量的Y－TZP／LaPO4复相陶瓷。研究了该材料的可加工性和力学性能。结果表明，含有3.5%-7.5%(体积分数）LaPO4的Y－TZP／LaPO4复相陶瓷具有良好的可加工性，同时保持优良的力学性能。     

Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能与XPS研究

采用气相法对钛酸钡陶瓷扩渗Nd元素, 经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的电性能发生了十分显著的变化. 通过正交实验, 确定了最佳扩渗条件, 当Nd的浓度为2%, 扩渗时间为4 h, 扩渗温度为860 ℃时, BaTiO3陶瓷的导电性最好,其室温电阻率从4.3×109 Ω*m下降为37.45 Ω*m, 而且随着温度升高, 交流电导逐渐增大, 导电性更强. Nd扩渗使BaTiO3陶瓷的介电常数增加, 而介电损耗降低, BaTiO3陶瓷的介电性能得到了显著改善. 经Nd扩渗BaTiO3陶瓷的介电常数随着温度的变化呈明显的PTC效应, 其居里温度降低为118.1 ℃. 经XPS测试分析, 给出了Nd扩渗BaTiO3陶瓷体系中各元素结合能位置的峰值, 并表明 Nd扩渗BaTiO3陶瓷中Nd, Ba, Ti都存在变价, 因而导致了BaTiO3陶瓷导电性的增强.     

含铈铝锂合金的疲劳与断裂机制

研究了微量Ｃｅ对２０９０铝锂合金疲劳和断裂韧性的影响，以及Ｃｅ的外韧化与内韧化机制。结果表明，在２０９０合金中添加微量Ｃｅ可显著改善疲劳寿命和断裂韧性，主要归因于Ｃｅ的内韧化效应，即细化和弥散化Ｔ１相的作用。同时，Ｃｅ可抑制再结晶，减少再结晶分量和细化未再结晶晶粒，增强外韧化效应。     

添加Y2O3的ZrO2—Al2O3复相陶瓷力学性能的研究

采用工业ZrO2, Al2O3原料, 以Y2O3作为稳定剂, 通过适当的工艺制备出ZrO2-Al2O3复相陶瓷. 研究结果表明, Y2O3添加量为3.5%(摩尔分数)的ZrO2基陶瓷中加入Al2O3可有效地抑制ZrO2晶粒的生长, 有利于使ZrO2晶粒以亚稳四方相存在, 从而提高材料的强度与断裂韧性. Al2O3含量为20%(质量分数)时, 复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为676.7和10 MPa*m1/2, 其值接近湿化学法制备的复相陶瓷的力学性能. 相变增韧与颗粒弥散增韧作用相互叠加提高了复相陶瓷材料的力学性能.     

中间层组成对坯体连接CePO4-ZrO2陶瓷强度和界面结构的影响

用含CePO4和ZrO2的中间层将25％CeP04／ZrO2和ZrO2陶瓷坯体在无压条件下连接起来后，经1450℃保温2h烧结成一整体，分析了CePO4／(ZrO2 CePO4)比例对连接结合强度的影响，并发现在实现条件下，连接面处的颗粒基体小，显微结构比基体更均匀、致密，没有明显的裂纹、气孔和其他缺陷。     

CeO2基氧化物储氧材料研究 (Ⅰ) 制备、储氧性能研究

用共沉淀法制备了CZO和CZYO复合气化物,对在750,900,1050℃老化的样品进行XRD,BET和OSC的测试和分析。在高温条件下纯CeO2样品的比表面积和OSC迅速下降,晶粒尺寸快速增大;所制备的CZO复合氧化物由立方相和四方相两种结构的固溶体组成,在高温老化后氧化物晶粒的尺寸增大较快;CZYO复合氧化物中的Y含量增至0.15mol时形成均相的固溶体,且氧化物的晶粒尺寸增长较慢,Y起到了高温条件下稳定氧化物性能的作用;CZYO复合氧化物具有BET表面积大、OSC高等优良的耐高温性能,是适用于开发新一代TWO、的储氧材料。     

添加Y_2O_3的ZrO_2-Al_2O_3复相陶瓷力学性能的研究

采用工业ZrO2,Al2O3原料,以Y2O3作为稳定剂,通过适当的工艺制备出ZrO2 Al2O3复相陶瓷。研究结果表明,Y2O3添加量为3.5%(摩尔分数)的ZrO2基陶瓷中加入Al2O3可有效地抑制ZrO2晶粒的生长,有利于使ZrO2晶粒以亚稳四方相存在,从而提高材料的强度与断裂韧性。Al2O3含量为20%(质量分数)时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性分别为676.7和10MPa·m1 2,其值接近湿化学法制备的复相陶瓷的力学性能。相变增韧与颗粒弥散增韧作用相互叠加提高了复相陶瓷材料的力学性能。     

CeO_2添加剂对等离子ZrO_2涂层抗热震性的影响

在ZrO2陶瓷涂层中加入适量的CeO2,使陶瓷涂层的抗热震性能得到提高,这主要是由于CeO2的加入,涂层的微小孔隙增加、涂层产生细微的网状裂纹,增加了微裂纹密度,从而降低了涂层的弹性模量,释放了涂层中的应力,提高了涂层的裂纹失稳扩展时的临界温差ΔTc,并可阻止裂纹沿单方向的快速扩展,使涂层的抗热震起裂性能和抗热震失效能力得到提高。其中,CeO2加入量为9%效果最佳,过量加入CeO2,会过早地促进裂纹的扩展、断裂,不利于提高涂层的抗热震性能。     

稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能的影响

将稀土复合磷酸盐无机抗菌材料添加到陶瓷釉浆中制备具有活化水功能的抗菌陶瓷制品。用核磁共振技术(NMR)以及溶解氧测试技术研究添加稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能影响机制,以及活化水功能陶瓷制品对植物种子发芽性能的影响。结果表明：添加稀土复合磷酸盐无机抗菌材料制备的抗菌陶瓷制品可使自来水的^17O-NMR半峰宽由115．36Hz降低到99．15Hz;提高水中溶氧量20％;蚕豆和花生种子4天发芽率可分别提高12．5％和7．5％。稀土复合磷酸盐无机抗菌材料具有增加陶瓷制品活化自来水性能、降低水分子缔合度,促进植物种子发芽的功能。     

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。     

单分散磷酸镧纳米棒的可控制备

采用一步水热法在无模板情况下合成了单一形貌和尺寸均匀的磷酸镧纳米棒,产物分散性好.这种合成方法操作简单、能耗低、合成条件可控,并且重复性很好、可大面积合成.用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对磷酸镧的形貌、结构以及相组成进行了分析.结果表明:所合成磷酸镧为单斜相独居石结构;纳米棒直径为15 nm,长度约为几百纳米,具有相当高的纵横比,有望在性能方面得到优化;磷酸镧纳米棒为单晶.对影响磷酸镧纳米棒形成的反应条件如水热温度和水热时间进行了研究,并详细研究了其生长过程.提出了磷酸镧纳米棒的可能生长机制是基于纳米颗粒的定向粘附作用.     

稀土对Si3N4陶瓷力学性能和显微组织的影响

研究了Y2 O3,La2 O3,Nd2 O3等稀土氧化物对Si3N4 陶瓷力学性能和显微组织的影响。添加稀土氧化物的Si3N4 陶瓷可以获得较好的力学性能。添加复合稀土氧化物 (Y2 O3 La2 O3)后 ,断裂韧性达 7 8MPa·m1 2 ,抗弯强度达 962MPa,其性能提高的主要原因是稀土氧化物改善了材料的显微组织 ,提高了 β Si3N4 晶粒的长径比。     

全光纤传感用磁光玻璃的研究进展

随着电力需求的不断增长，竞争日益剧烈的电力市场迫切需要高带宽、宽动态测量范围的小型传感器，全光纤传感器因其具有测量精度高、响应速度快、体积小和易安装等特点而引起了人们的广泛关注：在用于全光纤传感器的基质材料中，稀土离子掺杂的磁光玻璃因其各向均匀性好、磁光性能优异和成本低廉而成为首选材料之一，因而得到了广泛研究。基于目前磁光玻璃的研究成果，本文对有可能应用于全光纤传感器的高掺稀土玻璃材料进行了介绍，并对当前磁光玻璃研究中存在的问题进行了讨论。     

Zn2SiO4基体掺杂稀土离子纳米粉体的制备和光谱特性

采用sol-gel法在Zn2SiO4基体中掺杂稀土离子Eu^3 和Y，制备了Zn2SiO4:Eu及Zn2SiO4:Eu,Y纳米粉体，研究不同稀土离子浓度对荧光强度的影响，并采用热重－差热分析，X射线粉末衍射，荧光光谱分析等技术手段进行表征，目标产物的平均粒径分别为31nm和27nm。     

掺杂稀土元素对细晶BaTiO_3系统耐压及介电性能的影响

研究了稀土元素Ho2O3和Er2O3掺杂BaTiO3基瓷料,其在BaTiO3系晶粒中可抑制晶粒生长,使晶粒尺寸变小,体密度增高,呈现细晶效应,ε峰在整个温区范围内弥散,提高室温下介电常数,减小容量变化率。本系统中三价稀土氧化物Ho2O3和Er2O3等物质同时加入到BaTiO3陶瓷中后,稀土氧化物没有全部进入晶格内部发生取代,其中的一部分与其他添加剂形成一些非铁电相,提高耐压;另一部分留在晶界处,成为晶粒抑制剂,使得晶粒细小,瓷体致密,提高陶瓷的耐压。