模板膜法制备织构化的CSBT铁电陶瓷工艺研究

探讨了在NaCl(100)衬底上制备Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4 O15 (CSBT)铁电薄膜的最佳制备工艺过程,匀胶速度为2500r/min,热解温度为350℃,退火温度为700℃,退火时间为300 s制备的CSBT铁电薄膜具有较好的钙钛矿相,相对较高的a轴取向度;以制得的CSBT薄膜为模板,采用模板晶粒生长法诱导其铁电陶瓷粉体织构化生长.结果发现:引入CSBT模板膜后,铁电陶瓷块体的a轴择优度提高,半峰宽减小,垂直于平面晶粒数量增加,有利于陶瓷铁电学性能的提高.     

TGG法制备织构化K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的性能研究

以熔盐法制备的K4Nb6O17片状粉体为前驱体,通过质子取代法制备了片状Nb2O5粉体,并且以其为模板结合模板晶粒生长(TGG)技术制备出较高织构度的X0.5Na0.5NbO3 (KNN)织构化无铅压电陶瓷,研究了不同工艺参数(模板含量、烧结温度和保温时间)对KNN织构化陶瓷的显微结构、介电性能以及压电性能的影响规律.研究结果表明:当模板含量、烧成温度和保温时间分别为10wt;,1120℃和5h时,可以获得织构度f为0.78的KNN织构化无铅压电陶瓷,并具有优异的压电和介电性能:平行于流延方向压电常数d33=141 pC/N,介电常数ε3T/ε0=503和平面机电耦合系数kp=39.7;;垂直于流延方向d33=112 pC/N,εT33/ε0=454和kp=37.5;.     

织构化K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的性能研究

以分析纯Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5为原料,以NaCl为熔盐,采用二次熔盐法和拓扑化学反应法合成各向异性片状NaNbO3粉体.以该片状NaNbO3粉体为模板品粒,以固相法合成的NaNbO3和KNbO3粉体为基料,采用流延工艺制备出较高取向度的织构化K0.5Na0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷,系统研究了模板含量、烧结温度和保温时间等工艺参数对织构化KNN陶瓷显微结构和压电性能的影响规律.研究结果表明:随着模板含量的增加,陶瓷的取向度逐渐增加,当模板含量为15 wt;时,陶瓷的取向度可达0.69,当模板含量为10 wt;,1100 ℃下保温5 h烧结,可以获得具有一定织构度(f=0.58)的KNN陶瓷,并表现出优异的压电性能,d33=128 pC/ N.     

热压烧结制备AlN/BN复相陶瓷及其性能研究

以氮化铝(AlN)粉和高活性六方氮化硼(h-BN)粉为原料,不添加烧结助剂,采用热压烧结法制备了AlN/BN(20vol;)复相陶瓷.研究了烧结温度(1750～1900℃)对复相陶瓷相对密度、物相组成、显微结构、力学性能、热导率及介电性能的影响.结果表明,在1850℃以上可以制备出相对密度大于98.6;的致密AlN/BN复相陶瓷.试样显微结构均匀,晶粒细小,晶界干净,无明显杂质相,h-BN未形成明显的卡片房式结构.随着烧结温度的提高,试样的相对密度、力学性能、热导率及介电性能(1 MHz)均显著提高.1900℃烧结的试样性能最优,相对密度99.3;,抗弯强度482±42 MPa、断裂韧性4.4±0.4 MPa·m1/2、维氏硬度8.56±0.33GPa、热导率47.2 W·m-1·K-1、介电常数7.64,介电损耗4.62×10-4.     

一步法制备BN/Si复合团簇结构

以球磨的B/BN混合物为原料,采用一步法在蘸有催化剂的硅片上合成了大量BN纳米刺包裹在Si纳米或微米线上的复合团簇结构.EDS和SAED表明外层的纳米刺是六方BN多晶,里面包裹的Si纳米或微米线则是立方的Si单晶.实验结果表明合成温度对BN/Si复合结构形成有重要影响,只有在1250 ℃以上的温度才会生成BN /Si复合团簇结构,另外只有当硅片与样品接触时才会形成复合产物.PL光谱显示复合产物在360 nm的激发下,其发光峰在303 nm(4.1 eV)和423 nm(2.93 eV)处.     

添加碳对ZrB2-SiC陶瓷的低温致密化和力学性能影响

以纳米ZrB2粉体为原材料,采用热压烧结的方法制备了ZrB2-SiC超高温陶瓷,研究了碳含量对ZrB2-SiC陶瓷致密度、微结构和力学性能的影响.结果表明:纳米粉体显著降低了ZrB2-SiC陶瓷的烧结温度,在1500℃即可获得95.1;的致密度,在1800℃实现了超高温陶瓷的致密化烧结;添加碳能够进一步促进ZrB2-SiC陶瓷的低温致密化,同时抑制晶粒长大.当碳的含量为1.0wt;时,材料表现出最佳的烧结性能,在1700℃热压烧结的ZrB2-SiC陶瓷致密度达到99;以上,而且烧结后的材料表现出优异的力学性能.     

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.     

添加聚碳硅烷(PCS)对ZrB2-SiC超高温陶瓷微结构和力学性能的影响

采用聚碳硅烷(PCS)和纳米ZrB2粉体为原料在不同温度下热压烧结制备了ZrB2-SiC超高温陶瓷,对比了PCS和颗粒状SiC的引入对ZrB2陶瓷微结构和力学性能的影响.结果表明:通过PCS替代颗粒状SiC制备ZrB2-SiC超高温陶瓷可以形成SiC均匀包覆基体ZrB2晶粒的微观结构,明显促进了材料的低温致密化并抑制了晶粒长大.但力学性能略有降低,其原因可能是PCS裂解产生的微量碳遗留在基体ZrB2的晶界处,弱化了晶界结合强度.本文验证了采用PCS和纳米ZrB2粉体进行热压烧结是实现ZrB2-SiC超高温陶瓷低温致密化的有效手段.     

SrTiO_3织构陶瓷的显微组织结构和介电性能

以片状的SrTiO3(ST)粉体为模板晶粒,以固相法合成的掺杂Bi2O3的SrTiO3粉体为基体粉料,采用反应模板晶粒生长法(RTGG)结合流延成型工艺制备出SrTiO3织构陶瓷,研究了烧结工艺参数对SrTiO3织构陶瓷显微组织结构和介电性能的影响规律。研究结果表明:SrTiO3织构陶瓷的晶粒沿(100)晶面择优取向生长,陶瓷的织构度随着烧结温度的升高和保温时间的延长而增大,在1550℃下保温16 h的陶瓷试样织构度最大,达到0.56。SrTiO3织构陶瓷的介电常数随着织构度的增加而增大,并呈现出介电各向异性。     

碳化硼陶瓷的放电等离子烧结及其力学性能

以硼粉和石墨粉为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)反应烧结碳化硼陶瓷,使碳化硼的合成和致密化一次完成.研究结果表明:碳化硼的SPS反应烧结过程可以分为5个阶段,碳化硼合成的起始温度在1100 ℃左右,致密化的起始温度则在1650 ℃左右;在1800 ℃烧结得到了致密度为98.2;的碳化硼陶瓷,其维氏硬度和杨氏模量分别达到48.8 GPa和264.5 GPa.     

掺钕钇铝石榴石陶瓷的制备与性能

以Al2O3、Y2O3、Nd2P3为起始原料,用固相合成方法在1500℃、2h条件下合成了掺钕钇铝石榴石(1.1at.;Nd:YAG)粉料.研究表明,在固相反应过程中,首先形成中间相Y4Al2O9(YAM)、YAlO3(YAP)而最终形成单相Y3Al5O12(YAG).将上述粉料经等静压成型并在低真空状态下于1750℃烧结3h,获得呈半透明状态的Nd:YAG陶瓷,其相对密度达到98.68;,显微结构均匀,荧光性能与0.9at; Nd:YAG单晶材料相近.     

烧结温度对96Al2O3陶瓷力学性能及热导率的影响

采用CaO-MgO-SiO2为烧结助剂,采用无压烧结技术,研究了烧结温度对96Al2O3陶瓷热导率及力学性能的影响.采用阿基米德排水法、三点弯曲法、激光脉冲法、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等分析手段和设备,对烧结后陶瓷样品的密度、力学性能、热导率和微观组织结构进行了分析研究.研究结果表明:1600℃烧结的Al2O3样品的具有较好的导热性和力学性能,其热导率、密度、维氏硬度和抗弯强度分别为24.9W/(m·K),3.82g/cm3,(13.8±0.2)GPa,(362.9±26.9)MPa.     

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.     

自增韧和增强的镁铝尖晶石透明陶瓷

用化学配比n为1.0,1.3,1.5和1.8的MgO·nAl2O3粉体分别制备出了镁铝尖晶石透明陶瓷MA1.0,MA1.3,MA1.5和MA1.8.这些陶瓷是通过真空烧结和热等静压两步烧结方法制得的.由于第二相物质氧化铝晶粒的析出,陶瓷相对密度随着化学配比的增高而降低.然而,与化学配比陶瓷相比,这些非化学配比陶瓷表现出了较高的机械性能,陶瓷断面的扫描电镜照片显示非化学配比陶瓷多为穿晶断裂模式,这种断裂模式对陶瓷的强韧化作出了主要贡献.     

碳纳米管/聚乙烯醇空心螺旋纤维的可控制备及其力学性能研究

提出一种通过控制钛丝直径和碳纳米管束可控制备碳纳米管/聚乙烯醇(CNTs/PVA)空心螺旋纤维的方法。该CNTs/PVA空心螺旋纤维在弯曲至原始长度1/3或拉伸至应变为100%时,电阻仍保持不变。CNTs/PVA空心螺旋纤维的最大拉伸应变高达600%。通过在氩气环境中500℃加热30 min退火处理后,CNTs/PVA空心螺旋纤维在30%的应变循环下,残余应变由原始的22%减小至2%,提高了CNTs/PVA空心螺旋纤维的力学性能。     

球磨对超重力下自蔓延离心熔铸Ti-B-W-C系复相陶瓷微观形貌及力学性能的影响

采用行星式球磨机对超重力离心熔铸Ti-B-W-C复相陶瓷的原始粉料进行球磨,通过对球磨转速的控制得到不同研磨程度的粉料,通过对制得的复相陶瓷进行微观结构和力学性能分析,发现随着球磨机转速的提高,球磨效率大大改善,粉料大幅度细化,Al粉以团絮状均匀附着在片状Ti和WO3晶粒周围.对粉料进行烧制,成功得到宏观致密、微观夹杂和气孔等缺陷明显减少、硬度等力学性能明显提升的复相陶瓷.     

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.     

Al2O3基片/Al层状陶瓷的力学行为机理

本文在Al2O3基片上通过丝网印刷方法涂覆Al浆料夹层材料,然后在750 ℃进行热处理后制备多层陶瓷.观察了用Al浆料制备的条状试样在25～800 ℃热处理过程中的变化,分析了Al浆料的性质,并对25 ℃风干的Al浆料及650 ℃、750 ℃热处理后的Al浆料进行了XRD分析.此外,专门设计试验,测试了Al浆料的粘结强度,和AB胶、502胶粘结强度进行了对比.在先前的工作的基础上,对层状陶瓷材料的横切面进行了SEM分析,并对层状陶瓷的断裂裂纹扩展方式进行了观察研究.