纳米TiO2对氧化铝质多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响

采用原位水解法,以钛酸四丁酯为前驱体,研究了纳米TiO2对多孔陶瓷膜支撑体烧结过程的影响.结果表明,以钛酸四丁酯为前驱体,采用原位水解法可以将纳米TiO2与大粒径的氧化铝颗粒均匀混合,起到良好的助烧结作用;预烧温度在一定程度上起到调节纳米TiO2添加量的作用并影响支撑体的各项性能.当预烧温度为1300℃,纳米TiO2添加量为0.4wt;时,支撑体经1650℃煅烧2h后,支撑体内部的细颗粒迁移至粗颗粒颈部而基本消失,一定程度上提高支撑体的抗折强度.随着保温时间延长,支撑体的抗折强度不断提高,孔径逐渐增大.但是,较多量的纳米TiO2存在于支撑体内部,起不到良好的助烧结作用.     

造孔剂及烧结温度对堇青石支撑体性能的影响

以人工合成堇青石粉为原料,使用碳粉、淀粉、聚苯乙烯微球为造孔剂,采用挤压成型和固态粒子烧结法制备多孔堇青石陶瓷支撑体.研究了造孔剂种类、用量及烧结温度对支撑体开孔率、抗压强度、空气渗透速率等性能的影响,并用XRD和SEM分析了不同造孔剂对样品的物相组成及断面形貌的影响.研究结果表明:添加造孔剂不会改变试样的物相组成,但对试样的基本性能影响显著,其中添加聚苯乙烯微球的试样开孔率最大,微孔间连通性最好,造孔效果最好;烧结温度能使材料致密化,可以有效提高抗压强度,当温度为1300℃、添加10;的聚苯乙烯微球时制备出的支撑体性能最优.此时开孔率为53.81;,抗压强度为8.36 MPa,空气渗透速率为5.99 m3·h-1·Pa-1·m-2,耐碱腐蚀率为99.97;.     

莫来石纤维增强堇青石质陶瓷材料性能研究

以堇青石粉为原料,碳粉为造孔剂,甲基纤维素(MC)为粘结剂,甘油、乙醇为润滑剂,通过挤压成型和固态粒子烧成法制备具有高开孔率,高强度的陶瓷.通过烧结温度和保温时间的正交实验确定堇青石基体材料的烧结制度.通过考察烧结温度和莫来石纤维(PMF)添加量对纤维陶瓷性能的影响,确定使纤维与基体材料结合程度最佳的烧结制度和莫来石添加量.采用SEM、XRD表征样品的断面形貌和晶相种类,以分析基体材料和莫来石纤维的相互作用对陶瓷性能的影响.结果表明:1300℃下保温2 h的堇青石陶瓷综合性能较佳;含纤维陶瓷的烧结温度越高,莫来石纤维与堇青石基体的结合越紧密,莫来石纤维的增强作用越明显,但高于1300℃时,复合陶瓷的抗压强度会由于堇青石基体材料强度下降而下降;莫来石纤维添加量为20;时,陶瓷开孔率为49.25;,抗压强度为15.69 MPa,比无纤维的陶瓷增加了153;.     

低品位非金属矿制备多孔陶瓷及其吸音性能研究

以岩浆土、凝灰岩和玻璃粉为主要原料,以碳化硅和稻草粉分别为发泡剂和造孔剂制备多孔吸音陶瓷.结合原料热分析结果,运用单因素研究法考查了烧结温度、保温时间、造孔剂用量、发泡剂用量、样品厚度及显气孔率和孔径对多孔陶瓷材料吸音性能的影响.采用XRD和超景深显微技术对材料的晶相结构和形貌进行表征.结果表明,在烧结温度1150℃、保温时间50 min、发泡剂和造孔剂用量分别为原料质量的1.4;和6;、样品厚度30 mm时制备的材料性能最优,即在200~4000 Hz下材料平均吸音系数为0.34;此外,随着样品厚度的增加,第一吸收峰频率由高频向低频方向移动.     

机械活化-放电等离子烧结制备Ti3AlC2块体材料

将Ti、Al、C单质粉体作为实验原料,利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备Ti3AlC2块体材料.研究烧结温度和保温时间对块体相组成及性能的影响.研究表明:粉体经过机械活化作用,反应活性增加,Ti-Al-C体系的自由能得到提高,为后续的放电等离子烧结做了基础;在温度为1050℃(保温时间5 min)时进行块体烧结,所得块体中Ti3AlC2的含量为98.5wt;,随着保温时间的延长(10～20 min),块体中Ti3AlC2的纯度得到提升(＞99wt;),相对密度也随之增加,但显微硬度下降.     

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.     

注射成型制备氧化铝陶瓷

采用多组分粘结剂,通过注射成型制备Al2O3陶瓷.讨论了粘结剂中石蜡含量、固含量对喂料粘度及坯体性能的影响.研究了烧结温度对坯体性能及显微结构的影响.结果表明,石蜡含量为粘结剂的40wt;,喂料固含量为52vol;时,喂料粘度合适,坯体性能最好,内部显微结构均匀,抗弯强度为25 MPa,完全满足机械加工的强度要求.1560～1640℃,随着烧结温度的提高,烧结致密性提高.1600℃时,Al2O3抗弯强度最高达(422±40) MPa,致密性较好,晶粒发育较为理想,为最佳烧结温度.     

烧结工艺参数对Al2O3/SiC陶瓷刀具材料微观结构及力学性能的影响

烧结工艺参数对陶瓷刀具材料的机械力学性能具有重要影响.利用正交试验法研究了烧结温度、烧结压力和保温时间三个工艺参数对Al2O3/SiC陶瓷刀具材料微观结构及力学性能的影响.用极差分析法对正交试验结果进行了分析.结果表明烧结温度是影响Al2O3/SiC陶瓷刀具材料机械力学性能最重要的因素,其次是烧结压力和保温时间;刀具材料的断口形貌表明烧结工艺参数,尤其是烧结温度对微观组织结构和力学性能具有重要影响.正交试验结果和微观组织结构形貌分析具有很好的一致性.     

烧成温度对La0.7Ca0.3CrO3/Al2O3导电陶瓷微滤膜支撑体结构与性能的影响

采用高温固相反应烧结法制备La0.7Ca0.3CrO3(LCC)/Al2O3导电陶瓷微滤膜支撑体.研究了烧成温度对制备的LCC/Al2O3支撑体样品的物相组成、微观结构、烧成收缩、孔隙率和孔径分布、电导率、抗弯强度、渗透通量及耐腐蚀性能等的影响.结果表明,高温烧成过程中LCC与Al2O3发生复杂的固相反应,样品主晶相为菱形结构La07Ca0.3Cr1-xAlxO3,并生成了少量LaAl11O18和CaCr2O4等.烧成温度从1350℃提高到1600℃时,样品的烧结程度、电导率、抗弯强度和耐酸腐蚀性能明显提高,而孔隙率明显减小.样品的平均孔径和纯水渗透通量随烧成温度提高,表现出先增大后减小的变化趋势.在1550℃时保温2h烧成制备的LCC/Al2O3支撑体,具有高的孔隙率(43.4;)和抗弯强度(36.9 MPa),其平均孔径(d50)为1.02 μm、纯水通量为2.24 m3/m2·h·bar、电导率为0.11 S/m,且具有良好的耐腐蚀性能.     

玻璃结合球形空心堆积SiC磨料的制备与性能

以R2O-ZnO-Al2O3-SiO2-B2O3体系玻璃为粘结剂,空心玻璃微珠为载体,240#SiC为磨料,稀释水玻璃为润湿粘结剂,采用滚球法制备了球形空心堆积SiC磨料.研究了粘结剂性质、润湿粘结剂用量和玻璃质粘结剂含量等对堆积磨料制备、形貌和结构的影响,并考察了用其制备的砂带的磨削性能.结果表明:玻璃质粘结剂量为5wt;,750℃温度下烧结,粘结剂产生的液相能对SiC磨料进行包裹和产生较强的粘结力.润湿粘结剂量为242 mL/kg干物料时,堆积磨料粒径在1.0～1.4 mm范围内成球率达到最大值为95;.空心球堆积SiC磨料砂带240#最大磨削比为71∶1,标准材料切除率ZW为0.89 mm3/mm·s.     

纳米级SnO2或Yb2O3对熔融石英陶瓷析晶性能的影响

通过XRD分析和热膨胀率实验,从析晶角度探讨了添加纳米级SnO2或Yb2 O3对熔融石英陶瓷析晶性能的影响.结果表明:熔融石英陶瓷高温析晶的主要晶化产物为方石英,方石英析出量随烧结温度的提高而逐渐增多;纳米级SnO2或Yb2 O3的引入可通过抑制熔融石英中方石英的析出,有效地降低熔融石英材料在升温过程中的热膨胀率,并且...     

Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响

以Al粉为烧结助剂,采用无压烧结工艺于1600℃下保温3 h烧制SiC陶瓷材料,研究了不同Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响.结果表明:Al粉可促进SiC陶瓷材料的烧结和力学性能的提高,同时起抗氧化的作用,且粒度较小的Al粉对其性能提升的幅度较大.当添加4wt;粒度为48μm的Al粉时,SiC陶瓷材料的性能较佳,体积密度和显气孔率分别为2.69 g/cm3和5.8;,显微硬度和抗折强度分别为2790 HV和189 MPa.SiC陶瓷材料烧结性能和力学性能的提高可归因于Al粉的促烧结作用,及其氧化产物Al2 O3和原位生成的少量莫来石分布在SiC颗粒间所起的强化作用.     

ZrO2对Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3激光陶瓷致密化和光学性能的影响

2 μm 波段处于人眼安全波长,在医疗、加工、红外探测与对抗,以及大气环境监测等军、民两用领域有着重要潜在和实际应用。Ho³⁺掺杂倍半氧化物陶瓷具有宽的吸收和发射光谱、高热导率以及低声子能量等优点,是一类重要的 2 μm 波段激光材料。通过材料固溶原理,可以实现光谱更加宽化,这使其有可能成为一类性能优异的中红外固体激光材料。本文以商业Y₂O₃、Sc₂O₃以及Ho₂O₃粉体为原料,添加少量ZrO₂(原子比为0~1.0%)作为烧结助剂,采用真空预烧,结合热等静压烧结的工艺,成功制备出高透明的0.5%Ho∶(Y_0.7Sc_0.3)₂O₃陶瓷。研究了ZrO₂掺杂浓度(0~1.0％)对Ho∶(Y_0.7Sc_0.3)₂O₃激光陶瓷致密化过程和光学性能的影响。通过添加ZrO₂有效抑制了高温下Ho∶(Y_0.7Sc_0.3)₂O₃陶瓷晶粒的生长,掺杂1.0％ZrO₂的Ho∶(Y_0.7Sc_0.3)₂O₃陶瓷经1 690 ℃下真空预烧结4 h和1 600 ℃/190 MPa热等静压烧结3 h后,其透过率在1 100 nm处达到79.1％(厚度为4.4 mm),接近理论透过率。     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.     

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.     

硫铁矿烧渣制备导电陶瓷的工艺研究

采用全铁含量21.89;,Fe2O3含量29.80;的硫铁矿烧渣,在高温还原气氛下以少量还原剂还原,制备了电阻率较低的高强导电陶瓷.研究了烧结温度、保温时间、矿化剂种类及掺杂量对导电陶瓷强度及电阻率的影响.结果表明:导电陶瓷的强度随烧结温度的升高而增加,保温时间的延长而降低,矿化剂掺杂量的增加而增加;而电阻率的变化趋势正好与强度变化相反.当还原剂与硫铁矿烧渣比值为0.1,1400℃保温60 min,萤石掺杂量5.4;,导电陶瓷电阻率达到58 Ω·cm,强度87 MPa;而当Na2O掺杂量达到4;,电阻率为88 Ω·cm,强度为84MPa.     

微弧氧化陶瓷膜封孔后处理及抗高温氧化性能的研究

在铝酸盐体系中,利用微等离体氧化脉冲电源在Ti-6Al-4V合金表面制备了以Al2TiO5为主晶相的陶瓷膜层,然后采用钛酸四丁酯/乙醇和硅酸钠溶液的封孔方法对微弧氧化陶瓷膜进行封孔后处理。通过SEM及高温氧化测试,分析比较了陶瓷膜层在封孔前后的表面形貌以及抗高温氧化性能的变化情况。结果表明:封孔后膜层孔洞明显变小。经700℃高温氧化测试,采用钛酸四丁酯/乙醇溶液封孔方法不仅没有带来抗高温氧化性能的提高反而下降,而硅酸钠溶液的封孔方法提高了抗高温氧化性能。     

Core-Shell-Structures in Multiphase Dielectric Ceramics

Developments in the field of multilayer capacitors (MLC) still require investigations of the micro-structure-property relationships of the dielectric materials. Multiphase ceramic dielectrics with “core-shell” micro-structure obviously are best suited for a “flat”, i.e. nearly constant temperature behavior of the dielectric constant (DC), which is of the order of 2000—4000. A general demand is that the DC-reduction within the temperature range —55 °C to +125 °C should be less than 15% (X7R classification). In addition to this, the sintering temperature should not exceed 1120 °C. The kind of structure, which is finally obtained is influenced by several factors: the composition of the precursor materials, the mixing procedure, the temperature-time regime during the firing process, and eventually the final annealing treatment. Using barium titanate as core material and mixing it with different perovskite compounds we adopted two different methods of production of the dielectrics, here investigated. They resulted in two different structure forming mechanisms, leading to different micro-structures.     

陶瓷纤维/莫来石晶须原位增强堇青石-莫来石轻质隔热材料

以蓝晶石、粘土、氧化镁粉为原料,以淀粉为造孔剂和固化剂,引入适量的硅酸铝陶瓷纤维或多晶莫来石纤维和AlF3,通过莫来石晶须在陶瓷纤维表面的原位形成,制备了具有陶瓷纤维/莫来石晶须互锁结构的堇青石-莫来石轻质隔热材料.研究了陶瓷纤维在AlF3的作用下对材料显微结构观察、常温力学性能和导热系数的影响.研究表明:在AlF3的作用下,莫来石晶须在硅酸铝纤维表面垂直生长,部分穿插在发育良好的堇青石晶粒中;这种具有陶瓷纤维/莫来石晶须互锁结构的的陶瓷材料,其力学性能得以提高并降低了材料的导热系数.