掺杂量对ZnO陶瓷靶材性能影响的研究

以ZnO、Al2O3粉体为原料,采用常压烧结方法制备高导电性ZnO: Al陶瓷靶材,并系统研究了Al掺杂量对该靶材的晶体结构、微观形貌以及电学特性的影响.结果表明:Al2O3掺杂量是影响ZnO陶瓷靶材导电性的重要因素之一.随Al: Zn原子比从0: 100变化至8.0: 100,电阻率呈现先递减后递增的规律.当Al: Zn原子比为4.0: 100时,所制备的ZnO陶瓷靶材电阻率最低,为4.1×10-3 Ω·cm;当Al掺杂量超过某一数值后,将导致锌铝尖晶石相(ZnAl2O4)的生成,从而使材料的电阻率升高.为了获得高导电性能的ZnO靶材,必须精确控制Al的掺入量,以防止锌铝尖晶石的生成.     

钛铝共掺杂氧化锌和钛掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备与性能对比研究

利用直流磁控溅射法,在相同实验条件下成功沉积出了钛掺杂氧化锌(TZO)透明导电薄膜和钛铝共掺杂氧化锌(TAZO)透明导电薄膜,并对两种薄膜的结构、应力和光电性能进行了对比研究.结果表明:两种薄膜均为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多晶薄膜;TAZO薄膜的导电性能优于TZO薄膜,100 W溅射功率下制备的TZO薄膜的电阻率具有其最小值5.17×10-4 Ω·cm,而相同功率下TAZO薄膜的电阻率为3.88×10-4 Ω·cm;同时TAZO薄膜的光学性能也优于TZO薄膜,所有TAZO薄膜样品的可见光透过率均大于91;,而TZO薄膜的可见光透过率均大于85;.     

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.     

铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响

在掺有0.5wt; Cr2O3的95;氧化铝瓷基础上掺入0～1.5wt;的MnO2,研究了铬锰复合掺杂即MnO2掺入量对氧化铝陶瓷物相、显微结构、烧结性能、电阻率、介电常数和真空耐压性能的影响.结果表明,MnO2掺杂通过固溶进Al2O3晶格,促进了95;氧化铝陶瓷的烧结和晶粒生长,提高了显微结构的均匀性和致密性.随着MnO2掺入量的增加,材料的电阻率明显下降,介电常数略微减小.铬锰复合掺杂对氧化铝陶瓷真空耐压性能的影响与MnO2的掺入量密切相关.在掺0.5wt; Cr2O3的情况下,当MnO2掺入量为1～1.5wt;时,材料的闪络电压高于未掺杂MnO2的样品,掺1.5wt; MnO2样品的闪络电压最高,达54 kV/cm.     

氧化硅/莫来石陶瓷型芯的析晶行为及性能研究

采用电熔莫来石、烧结莫来石作为硅基陶瓷型芯的矿化剂,制备了氧化硅/莫来石陶瓷型芯,并与未添加矿化剂的陶瓷型芯进行对比.相比于电熔莫来石,烧结莫来石中碱金属、碱土金属杂质含量较高,对石英玻璃的析晶促进作用明显,显著降低了陶瓷型芯的结晶活化能,但过多的杂质作为网络修饰体增大了陶瓷型芯的高温变形.而电熔莫来石既可以在一定程度上促进石英玻璃析晶,还可以提高型芯的高温抗变形能力.加入10wt;电熔莫来石的陶瓷型芯收缩率为0.73;,气孔率30.5;,室温强度18.9 MPa,高温蠕变0.3 mm,能够满足空心叶片的浇注需求.     

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.     

高性能氮化硅陶瓷凝胶注模成型的研究

凝胶注模成型工艺的关键在于制备低粘度高固相体积含量的陶瓷浆料.本文以四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液为分散剂制备氮化硅陶瓷浆料,研究了pH值、分散剂含量、助烧剂含量以及固相体积含量对氮化硅浆料流变性的影响;测定了凝胶注模成型素坯以及烧结体的力学性能.研究结果表明:当pH＝10.5,分散剂加入量为6;(相对于氮化硅固相体积比),助烧剂加入量为10;(质量分数)时,浆料具有最好的流变性.根据以上制备的工艺参数,制备得到固相体积含量大于50;,具有良好流变性的浆料.铸模成型干燥后,素坯的抗弯强度达27MPa;常压烧结后氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,其抗弯强度为730 MPa,断裂韧性高达8.8 MPa·m1/2.     

钛粉掺量对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响

研究了不同钛(Ti)粉添加量对陶瓷结合剂金刚石磨具性能的影响.实验结果表明:当添加量为6wt; Ti粉时,结合剂的流动性达到最大值(160;),磨具试样的体积密度达最大值(2.24g/cm3),开口孔隙率降至最低12.6;,硬度达到最大值(76 HRB);随着Ti粉添加量的增加,磨具的抗折强度也随之显著增加,当添加量为8wt; Ti粉时抗折强度为61.8 MPa;磨具试样断口SEM图表明,Ti粉的掺入能够使气孔大小接近,分布更加均匀,XRD分析表明结合剂试样在660℃下烧结,Ti粉被氧化为TixO,磨具试样在760℃下烧结,Ti粉则被氧化为更稳定的TiO2.     

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;.     

ZrB2粒径对Si3N4-ZrB2陶瓷相组成、显微结构及电阻率的影响

以20vol; ZrB2粗粉和细粉为导电相,以3vol; MgO-2vol; YB2O3烧结助剂,通过热压烧结在1500℃制备了Si13N4-ZrB2复相陶瓷,研究了ZrB2粒径对致密度、相组成、显微结构以及电阻率的影响.结果表明,不依赖于Zrl2粒径,通过引入MgO-YB2O3烧结助剂,均可以获得高致密Si3N4-ZrB2陶瓷.以Zrl2粗粉为原料时,Si3N4-ZrB2陶瓷包含主要的αt-Si3N4 、β-Si3N4和ZrB2相以及微弱的Yb4 Si2N2O7相,由于ZrB2晶粒保持孤立状态,样品电阻率较高,为9.5×103 Ω·m;而以ZrB2细粉为原料时,其与Si3N4发生轻微的高温反应,除了包含主要的d-Si3N4、β-Si3N4和ZrB2相及微弱的Yb4Si2N2O7相之外,Si3 N4-ZrB2陶瓷还含有新生成的微弱ZrSi2和ZrN导电相,由于ZrB2晶粒保持连通状态,样品电阻率显著降低,仅有6.8 Ω·m.     

制备工艺对B4C/TiB2/Mo/C陶瓷复合材料力学性能和显微结构的影响

采用热压法制备了80.6?C/11.6%TiB2/4.7%Mo/3%C质量分数陶瓷复合材料,分析了烧结工艺对力学性能和微观结构的影响。烧结温度变化范围是1800~1950℃,保温时间变化范围是15~60m in,烧结压力30~35MPa。当烧结参数为1900℃、45m in、35MPa,B4C/TiB2/Mo/C陶瓷复合材料抗弯强度、硬度、韧性、相对密度分别为705MPa、20.6GPa、3.82MPa.m1/2、98.2%。     

钼尾矿制备建筑陶瓷及性能研究

以固体废弃物钼尾矿为主要原料,辅以适量的粘土与石英,制备出了建筑陶瓷砖,并研究了不同烧成温度、保温时间对陶瓷砖性能的影响.结果表明,以钼尾矿为主要原料,采用压制成型法,在烧成温度1165 ℃、保温时间120 min条件下,可制备出抗折强度为46.85 MPa、吸水率为0.43;、体积密度为2.23 g/cm3的高性能陶瓷砖.以钼尾矿为原料制备建筑陶瓷砖,将固体废弃物转化为一种产品,形成一个闭合的产品生产链,可消耗大量的工业固体废弃物,减少其对环境的污染,具有良好的环保效益.     

烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能与显微结构的影响

通过粉末冶金法制备出陶瓷/青铜结合剂,青铜结合剂(mCu∶mSn=85∶15)与陶瓷结合剂质量比3∶1.结合电子万能试验机、洛氏硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪等,研究了烧结温度对陶瓷/青铜结合剂性能及结构的影响.结果表明:随烧结温度的升高,陶瓷/青铜结合剂密度、抗折强度和抗冲击强度呈先上升后下降的趋势;且烧结温度为620 ℃时,陶瓷/青铜结合剂综合性能较优,其密度为5.43 g/cm3、抗折强度为170 MPa、抗冲击强度为9.76 kJ/m2、硬度(HRB)为126;温度升高促进铜锡元素合金化及陶瓷与青铜结合剂界面之间元素的相互渗透;且经620 ℃烧结后,铜锡之间全部以α+δ共析相存在,金属和陶瓷界面结合性好,提高了陶瓷/青铜结合剂的综合性能.     

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.     

商洛钒尾矿烧制轻质高强陶粒的研究

采用80wt;商洛钒尾矿为主要原料,加入钾长石、粘土为辅助原料,以SiC为发泡剂,制备性能优异的轻质高强陶瓷颗粒.采用单因素变量分析法研究钒尾矿含量、SiC添加量、烧成温度和保温时间对陶粒结构及性能的影响.研究结果表明:随着发泡剂SiC含量的增加、烧成温度的提高和保温时间的延长,陶粒的堆积密度和筒压强度均降低,吸水率均升高.最终加入2wt;SiC为发泡剂,在1125℃下保温30min制得堆积密度631kg/m3,筒压强度9.1MPa,吸水率3.1;的轻质高强陶瓷颗粒.     

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.     

多晶形γ-CuI晶体的制备与导电性能表征

以粗碘和硫酸铜为原料,水合肼为还原剂,利用液相法和微乳液法合成了不同晶形γ-CuI晶体.采用XRD和SEM研究了液相法和微乳液工艺技术条件对合成γ-CuI微观结构的影响,分析了具有不同微观结构γ-CuI对其导电性能的影响.结果表明,分别以聚乙二醇(PEG-6000)和柠檬酸为表面活性剂,采用液相法常温下500 r/min反应30 min可制备出纳米球形和三角锥形γ-CuI.按CTAB-正戊醇-环己烷-水配比3∶3∶7∶10分别配制硫酸铜和碘化铵微乳液,常温下500 r/min反应2h可制备出六边形薄片状γ-CuI.不同微观形貌和粒径分布对γ-CuI产品电导率具有较大的影响.纳米球形γ-CuI电导率最小,为4.9 Ω·cm.     

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.     

利用直流磁控溅射法在柔性衬底上制备ZnO: Zr新型透明导电薄膜

室温下利用直流磁控溅射法在有ZnO缓冲层的柔性衬底 PET上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO: Zr)透明导电薄膜,研究了厚度对ZnO: Zr薄膜结构及光电性能的影响.结果表明,ZnO: Zr薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜.实验获得ZnO: Zr薄膜的最小电阻率为2.4×10-3 Ω·cm,其霍尔迁移率为18.9 cm2·V-1·s-1 ,载流子浓度为2.3×1020 cm-3.实验制备的ZnO: Zr薄膜具有良好的附着性能,其可见光平均透过率超过92;.     

商洛钼尾矿制备泡沫陶瓷的研究

以商洛钼尾矿为主要原料,添加钾长石、高岭土等辅助原料,以SiC为发泡剂,制备高钼尾矿含量的轻质保温隔热泡沫陶瓷.采用正交实验确定影响泡沫陶瓷体积密度四个因素的主次程度依次为:SiC添加量、升温速率、保温时间和烧成温度.最终以8 ℃/min的升温速度升至800 ℃,再以1 ℃ /min升至1140 ℃,保温20 min,随炉冷却制得体积密度0.34 g/cm3,抗压强度3.2 MPa,平均孔径1.8 mm,气孔分布均匀的高性能轻质保温隔热泡沫陶瓷材料.