复相导电陶瓷的导电机理分析

讨论了复相导电陶瓷改性问题的研究,详细介绍了N型、P型、电子离子弥补型以及加入连通导电相型导电陶瓷各自典型的机理和电阻率的变化.分析表明:非半导体导电陶瓷是通过加入掺杂物引起基体晶格畸变或发生取代引起电子、离子的浓度变化来影响电阻率的变化;半导体导电陶瓷是通过掺杂第五主族元素或第三主族元素分别形成N型半导体或P型半导体,产生大量的多余电子或可移动空穴,明显降低了材料的电阻率;连通导电相型导电陶瓷是在基体中掺杂导电相形成网状的导电连通相,从而为电子的转移提供了导电通道;最后对ZrB2改性SiC基导电陶瓷进行了展望.     

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.     

机械合金化-热处理制备Ti3AlC2导电陶瓷的研究

对Ti、Al、C单质混合粉体进行机械合金化加工,通过对所得混合粉体进行高温热处理以此获得高纯度的Ti3AlC2陶瓷粉体,研究了球磨时间和热处理温度对粉体中Ti3AlC2纯度的影响.研究表明:在球磨转速550 r/min,球磨时间3h的条件下,合成混合粉体中的Ti3AlC2的含量为83.5wt;.在850～1000℃范围内,粉体中Ti3AlC2的含量随着热处理温度的升高而提高,当热处理温度为1000℃时,计算粉体中Ti3AlC2的含量高达99.7wt;;将观察倍数扩大到60000倍,可以清晰观察到Ti3AlC2典型六方形状的晶粒.     

球磨工艺对机械合金化合成Ti2SnC导电陶瓷的影响

采用Ti,Sn和C元素粉末作为反应原料,按Ti2SnC化学计量比作为原料配比(Ti: Sn:C =2: 1:1),通过机械合金化(MA)制备出Ti2SnC导电陶瓷粉体.研究球磨时间、转速、球料比和磨球直径对机械合金化合成Ti2SnC形貌和相变的影响.研究表明:单质混合粉体经过机械合金化(球磨转速550 r/min,球料比10:1,磨球直径12 mm)球磨10 h,生成以Ti2 SnC为主晶相且含有少量Sn和TiC杂质相的混合粉体.较长的球磨时间或较高的转速会抑制Ti2SnC的合成;同样,较大直径的磨球或较高的球料比会使反应体系能量过高,使Ti2SnC分解转化成较稳定的TiC.     

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.     

原料组成对利用碳铬渣制备多孔堇青石陶瓷性能的影响

利用高碳铬铁合金渣、工业氧化铝粉和二氧化硅微粉为原料,分别以偏铝、偏硅、理论和偏镁组成合成制备了多孔堇青石陶瓷,研究了烧成温度和原料组成对样品物相转变、显气孔率、体积密度、抗弯强度以及热膨胀系数的影响.结果表明:四组样品中堇青石均于1100℃生成,晶体结构随烧成温度升高逐渐发育,并在1400℃以后开始部分分解;与理论组成相比,偏铝组成可以提升样品显气孔率,但抗弯强度随之降低,且增加了样品的热膨胀系数;偏硅组成样品的显气孔率降低,而抗弯强度并不随之增加,但样品的热膨胀系数显著减小;偏镁组成适当的降低了样品的显气孔率,抗弯强度显著增加,同时样品的热膨胀系数明显降低,四组样品中其碳铬渣的利用率最高.     

氧化钙和氯氧化钇为助烧剂对碳化硅陶瓷性能的影响

采用YOCl/CaO为助烧剂常压烧结制备SiC陶瓷,研究助烧剂的配比及烧结温度对陶瓷的显微结构、热学性能及介电性能的影响.结果表明:在高温烧结过程中YOCl及CaO会与SiC发生置换还原反应,生成部分含钇化合物,对比各样品的热膨胀系数发现,在1800 ℃下烧结的YOCl/CaO=4:5的样品与常压烧结制备的纯SiC热膨胀系数α=4.0×10 -6相接近,而其它样品热膨胀系数与单晶硅的热膨胀系数α=2.62×10 -6较为接近,有望成为较好的封装材料.     

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.     

Si3N4-TiC和Si3N4-TiN复相导电陶瓷的制备及电加工性能研究

以TiC和TiN粉为导电相,利用热压烧结制备了Si3N4-TiC和Si3N4-TiN复相导电陶瓷.比较了TiC和TiN对Si3N4陶瓷相组成、致密度、显微结构、力学性能、导电性能及电火花加工性能的影响.结果表明:高温下TiN与Si3N4具有良好稳定性,烧结后获得Si3N4-TiN复相导电陶瓷,然而高温下TiC却与Si3N4反应形成了TiC0.5N0.5和SiC,烧结后获得Si3 N4-TiC0.5N0.5-SiC复相导电陶瓷.虽然TiN和TiC的引入对Si3N4的硬度和断裂韧性的影响没有明显差别,然而TiC的引入可以更好的改善Si3N4的致密化、导电性能及电火花加工性能;与以TiN为导电相所制备的Si3N4基导电陶瓷相比,以TiC为导电相所制备的Si3N4基复相导电陶瓷电火花加工后表面的粗糙度值和材料去除率更低.     

分层分区布料工艺制备轻质保温发泡陶瓷的研究

目前采用固体废弃物制备轻质保温发泡陶瓷成为研究热点,但关于发泡陶瓷布料工艺的研究寥寥无几.本文采用钼尾矿为主要原料,分别加入不同含量发泡剂SiC,然后采用分层分区布料方式烧制轻质保温发泡陶瓷.研究发泡剂含量、布料工艺对发泡陶瓷试样性能的影响.最终制得发泡均匀,体积密度0.44 g/cm3,抗压强度3.9 MPa,导热系数0.15 W/(m·k)的发泡陶瓷试样.本研究采用分层分区布料工艺烧制发泡陶瓷,为缩短发泡陶瓷烧成周期提供了一条可行的途径.     

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.     

地聚物基复合材料制备及其电导率的研究

以偏高岭土、水玻璃、聚氧化乙烯(PEO)为原料,制备得到高电导率的地聚物基复合材料,研究了PEO分子量和掺量等对复合材料电导率的影响,以及PEO对复合材料力学性能的影响。结果表明:PEO的添加使地聚物的电导率有较大的提高,在含量为5 wt%时达到最大值,但抗压强度有所下降;适当的含水量会增加复合材料的电导率。     

在预涂陶瓷过渡层的多谱段ZnS衬底上沉积金刚石膜的探索研究

本文采用真空电子束蒸镀技术在多谱段ZnS衬底上沉积了适合金刚石膜沉积的致密陶瓷过渡层,并利用微波等离子体CVD金刚石膜低温沉积技术进行了金刚石膜沉积研究.发现在陶瓷过渡层上的金刚石形核极其困难,其原因可能是陶瓷涂层在沉积过程中龟裂导致ZnS蒸汽扩散逸出干扰金刚石形核所致.本文采用诱导形核技术在过渡层/ZnS试样表面观察到极高密度(1010/cm2)的金刚石形核,并对金刚石/过渡层/ZnS试样的红外透过特性进行了评价.     

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.     

CSLST微波介质陶瓷的流延浆料的制备工艺研究

以二甲苯,正丁醇混合溶液作为分散溶剂,自制的BM-2为粘结剂,聚乙二醇PEG为增塑剂对添加烧结助剂B2O3-CuO-LiCO3 (BCL)的(Ca0.9375Sr0.0625)0.2(Li0.5Sm0.5)0.8TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷粉体进行流延浆料制备工艺研究.通过研究各种添加剂含量对含55;陶瓷基料粉体的浆料流变性能的影响,得出了合适的浆料添加剂配比为:混合溶液二甲苯与正丁醇的比例为1∶1(体积比),粘结剂BM-2为8wt;～11wt;,增塑剂PEG为2wt;～3wt;.该浆料具有典型剪切变稀行为的塑性流体特性,经流延可制备均匀无裂纹的流延膜片.膜片叠层后在875℃下烧结具有较佳的微波介电性能:介电常数εr=51.8,品质因数Q×f=1085 GHz,谐振频率温度系数τf=19.38×10-6/℃.     

Y-Ce-ZrO_2-TiC-Al_2O_3复合陶瓷材料的制备及其摩擦磨损特性研究

从提高陶瓷材料的力学性能出发,采用真空热压工艺,制备了混合稀土氧化物稳定的Y-Ce-ZrO2-TiC-Al2O3复合陶瓷材料。对复合陶瓷材料进行了摩擦磨损性能实验研究,采用扫描电镜对其磨损表面形貌进行了观察,对磨损表面物相进行了X射线衍射分析。并与单相ZrO2陶瓷作对比,探讨了复合陶瓷材料的磨损机理。研究表明,该复合陶瓷材料具有较高的综合力学性能,在法向载荷为140 N、转速为200 r/min干摩擦条件下,Y-Ce-ZrO2-TiC-Al2O3复合陶瓷摩擦系数为0.65,磨损率为2.88×10-7mm3/N.m,明显低于单相ZrO2陶瓷,其磨损机理为机械冷焊和粘着磨损。     

高铝陶瓷显微结构及制备工艺对金属化层性能影响的研究

通过配方及烧成工艺的改变,得到两种不同显微结构的高铝陶瓷材料,其一为晶粒大小均匀,边界清晰,晶粒堆砌结构;其二为晶粒大小不一,晶粒边界不清,甚至晶粒被包裹在玻璃相中,形成玻璃相堆积结构.测定了材料的抗折强度、体积电阻率、抗击穿强度、比重、金属化层抗张强度和气密性.分析了两种显微结构的成因及不同微观结构对陶瓷材料性能和金属化层性能的影响.实验证明:采用微粉氧化铝配料,利于获得金属化性能优良的细晶结构的高铝陶瓷材料;用粗粉氧化铝配料,并加人复合的添加剂,也可以获得细小晶粒堆砌结构的高铝陶瓷材料,这类结构高铝陶瓷材料的金属化层性能好.     

SiC泡沫陶瓷的凝胶注模制备与表征

以高分子多糖明胶为胶凝剂,采用凝胶注模工艺制备SiC泡沫陶瓷.测量了分散剂加入前后浆料的ζ电位的变化.研究了分散剂四甲基氢氧化铵(TMAH)、明胶加入量、固含量等对SiC浆料流变性能的影响.结果表明:分散剂的加入对SiC颗粒的动力学行为有显著影响.在碱性范围内,ζ电位绝对值随TMAH加入量的增加而增大;明胶的加入明显提高了浆料的粘度;固含量为65;~74;时,为使浆料具有好的稳定性和流动性,同时保证明胶的成胶性能,TMAH和明胶的加入量应分别控制在2.5;左右及5;~7;为宜.制备的泡沫陶瓷由相互贯通的球形孔室构成,孔隙率最高可达到92;,其孔径分布取决于泡沫体孔隙率,对于孔隙率为76;和90;的样品,其孔径分别达到120 μm 和200 μm.泡沫陶瓷的抗弯强度随相对密度增大而提高,相对密度达到25;时,其抗弯强度可达到25.2 MPa.     

陶瓷3D打印技术综述

本文介绍了陶瓷3D打印技术目前的发展状况、主要的成型技术和重要的应用领域,重点介绍3D打印技术在陶瓷方向的应用。回顾了可适用于直接三维打印和立体光固化法打印的氧化物( Al2 O3、ZrO2)和非氧化物( Si3 N4、SiC)陶瓷浆料的最新研究成果及成型技术对制品性能的影响,并展望了陶瓷3D打印技术未来的发展方向。     

基于超声的纳米复相陶瓷弯曲断裂特性研究

为了研究超声磨削纳米复相陶瓷材料的精密高效加工本质,根据超声磨削纳米复相陶瓷断裂的实际情况以及相似原理,设计了能够实现超声下三点弯曲断裂在线观测的试验装置.通过试验,发现超声下的疲劳寿命、抗弯强度明显低于无超声下的,且随频率的增加而降低;裂纹扩展速度随着频率的增加而增加,断裂过程快而稳定;裂纹在扩展方向上发生偏转,且随频率的增加偏转角减小;超声下的断裂模式在一定程度上更倾向于沿晶-穿晶混合模式,且随频率的增加断口存在解理面更复杂、表面更平整等现象.