无机材料及材料科学

化学学科的一个主要内容就是研究世界上各种物质的性质和它们的变化,目的在于认识和改造客观事物,使之为人类服务。我们要研究利用自然界已经有的,但是当代合成化学的主要任务是合成自然界没有的、具有更好性能的物质和材料。对我国社会主义建设的需要来说,材料的研究和发展是事关农业、工业、国防和科学技术现代化的一件带有普遍性和根本性的大事。无机材料(包括传统的     

Phase relationships and materials design in the Ln-Si-Al-O-N system

Subsolidus phase relationships in the system Ln2O3-Si3N4-AlN-Al2O3, where Ln represents Nd, Sm and Dy, were summarized, with emphasis on the region involving α-sialon, β-sialon and AlN-polytypoid phases. This information is further used in designing the compatible matrix phases of sialon materials with desirable properties. Examples were provided to illustrate the advantage of such a basic approach to materials design.     

Y-TZP陶瓷中ZrO2颗粒大小对相变增韧的影响

, 本文研究了Y-TZP陶瓷中ZrO₂晶粒大小对ZrO₂相组成和应力诱导下可相变的四方相含量以及材料力学性能的影响。发现在样品中四方ZrO₂的含量并非随晶粒尺寸减小而单调地增加。实验结果是当ZrO₂晶粒大小在一最佳晶粒尺寸范围内时,样品中四方ZrO₂的含量和在应力诱导下可相交的四方相含量都最高,同时材料的强度与断裂韧性也最佳。对于相同组分的Y-TZP样品来说,断裂韧性与应力诱导下可相变的四方相含量之间有线性关系。本文研究了ZrO₂相变的热力学关系和四方ZrO₂相变对断裂韧性所起作用的关系式,并以此对上述实验结果作了合理的讨论。本文的实验结果与理论分析可很好地相互映证。     

Si3N4-Y2O3-La2O3系统的相关系

本文提出了Si₃N-Y₂O₃-La₂O₃三元系统的亚固(固相线下)相图。在此系统中,形成四个含固溶体的两相区和八个三相区。在富Si₃N₄区,发现存在一个新相:0.4Y₂O₃·0.6La₂O₃·3Si₃N₄,它于1550℃开始生成,随着温度升高,生成量增大,然而极难获得其纯单相。钇黄长石Y₂O₃·Si₃N₄可被La₂O₃取代形成有限固溶体,其固溶限为55mol％La_2O₃,即0.45Y₂O₃·0.55La₂O₃·Si₃N₄。在Y-La-Si-O-N系统中,实验测得,具有同结构的三类含氮稀土硅酸盐,都分别形成连续取代固溶体。它们是:J相连续固溶体——2(Y,La)₂O₃·Si₂N₂O,K相连续固溶体——(Y,La)₂O₃·Si₂N₂O和H相连续固溶体——(Y,La)₁₀(SiO_4)₆N₂。     

R2O3-AIN-AI2O3(R=Ce,Pr,Nd和Sm)系统的相关系

研究了R₂O₃-AIN-AI₂O₃(R=Ce,Pr,Nd和Sm)三元系固相线下的相关系及R₂O₃-AIN-AI₂O₃系统在1700℃的等温截面.发现存有一个组成为RAl₁₂O₁₈N的新相,其结构同β—Al₂O₃.本文对其它轻稀土元素可否形成新相也作了探讨.发现从La到Eu(除了Pm未测外)都能在组成RAl₁₂O₁₈N处形成含N的β-Al₂O₃相.经测定它们的单相区范围为:当R=Nd和Sm时,含Nβ-Al₂O₃相只发生在RAl₁₂O₁₈N组成处;而其它稀土的含Nβ-Al₂O₃相的组成都扩大到纯氧化物一端,即R₂O₃:11Al₂O₃处.经测定RAl₁₂O₁₈N的晶胞常数(a=5.557和c=22.00)几乎不随R而变化.1700℃时,在Nd₂O₃-Nd₂AlO₃N-NdAlO₃三角形区域中存有一个很大液相区.