透明陶瓷的研究进展

透明陶瓷性能优异,应用广泛,是一类备受关注的新型材料.目前已经成功开发的透明陶瓷有氧化铝透明陶瓷、氧化钇透明陶瓷、氮化铝透明陶瓷以及PLZT电光透明陶瓷和激光透明陶瓷等.本文介绍了几种透明陶瓷的研究进展以及性能和应用,并且对透明陶瓷的研究趋势提出展望.     

ZrO2添加量对ZTA陶瓷力学性能及冲蚀磨损行为的影响

以α-Al2O3、ZrO(NO3)2.2H2O和氨水为原料,通过高温煅烧制备了ZTA复相陶瓷材料,研究了ZrO2添加量对ZTA陶瓷物相组成、表面微观形貌、力学性能以及常温固体粒子冲蚀磨损性能的影响。结果表明:随着ZrO2添加量增加,材料的力学性能逐渐提高,当ZrO2添加量为10 vol%时,ZTA复相陶瓷抗弯强度和断裂韧性分别达461MPa和5.77 MPa.m1/2,相对于纯Al2O3陶瓷提升量达21.3%和64.9%。ZTA复相陶瓷材料的体积冲蚀率随着ZrO2添加量的增加而降低,当ZrO2添加量小于4 vol%时,其体积磨损率急剧下降,随后趋于平稳;随后当ZrO2添加量为10 vol%时,其冲蚀率达最低,为0.015 mm3/g。其中,纯Al2O3陶瓷材料的冲蚀磨损机制主要为横向裂纹相互交错导致材料的剥落,添加ZrO2后,其冲蚀磨损机制以塑性变形为主。     

层状KxMnO2基钾离子电池正极材料的研究现状及发展趋势

钾离子电池具有资源丰富、价格便宜等优点,并且与锂离子电池原理相似,是目前取代锂离子电池成为大型储能系统合适的候选者.正极材料对钾离子电池性能起着关键作用,其中层状K_xMnO₂基正极材料因其高比容量、环境友好、成本低廉、独特的二维钾离子扩散通道而备受关注.但大尺寸的K⁺在充放电过程中的反复脱嵌会导致结构破坏,并且Mn³⁺产生的Jahn-Teller效应导致结构畸变,容量快速下降,商业应用难度较大.本文从K_xMnO₂材料层状结构调控出发,系统总结了K_xMnO₂基正极材料的制备方法,重点综述了单金属掺杂、双金属掺杂和碱金属掺杂等三种掺杂改性策略,总结阐述了K_xMnO₂基正极材料在现阶段研究中存在的主要挑战并进一步展望了其未来发展方向,可望为开发高效稳定的钾离子电池提供理论参考.     

添加锆英石、B4C和焦粉对铝碳质耐火材料抗氧化性能影响

在Al2O3-C质耐火材料中添加锆英石、B4C和焦炭,通过高温原位反应生成了ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物耐高温物相.采用XRD分析了不同锆英石、B4C和焦炭的添加量与不同烧成温度下反应产物的物相组成,并采用XRD与SEM进一步研究了含有ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物的铝碳质耐火材料的抗氧化性能及其抗氧化的机理.结果表明:当锆英石-焦炭-B4C混合粉体的加入量为20;,在1550 ℃保温3 h能在铝碳质耐火材料的基质中原位合成ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物,制备得到相应的铝碳质复合耐火材料.ZrC-ZrB2-SiC复合非氧化物在氧化条件下可生成玻璃相,形成致密保护层能够阻止其进一步氧化,从而显著提高铝碳质材料的抗氧化性能.     

固体废弃物铝灰和粉煤灰原位合成Spinel-Sialon复相材料的研究

本文利用铝灰和粉煤灰为原料,经原位铝热还原氮化法合成了Spinel-Sialon复相材料。通过XRD、SEM、EDS等分析手段,研究了合成温度和还原剂铝的添加量对合成产物物相及微观形貌的影响。结果表明:合成Spinel-Sialon的优化工艺参数为铝的添加量为过量100%、合成温度为1550℃,保温时间3 h,合成得到发育良好的柱状β-Sialon及八面体形的镁铝尖晶石。合成温度、还原剂铝的添加量均是影响氮化产物的重要因素。随着温度的升高或还原剂铝的添加量增多,Al2O3越来越少,β-Sialon和镁铝尖晶石均增多,且β-Sialon的Z值增大,MgAl2O4转变成富铝尖晶石。     

LaMgAl11O19加入对8YSZ 材料力学性能的影响

为改善 8YSZ 材料的力学性能,利用呈板片状结构的 LaMgAl11O19 来强韧化 8YSZ 陶瓷,在 1600 ℃下保温 3 h制备了LaMgAl11O19 -8YSZ 复相陶瓷,研究了 LaMgAl11O19 的添加量对 8YSZ 基复相陶瓷的致密度、显微形貌和力学性能的影响.结果表明,添加板片状 LaMgAl11O19可较明显地改善8YSZ陶瓷的力学性能.当 LaMgAl11O19 的添加量为 20 wt;时,8YSZ基复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为297.4 MPa和4.0 MPa·m1/2.     

基于Dynaform的方盒形件拉深起皱情况模拟分析

Dynaform是基于有限元理论建立的钣金成形模拟和分析软件。拉深成形是一种常见的钣金成形方法,它的实质在于凸缘部分材料的转移和塑性变形,拉深过程中制件的主要失效形式有起皱和破裂。文章基于Dynaform分析引起起皱的各种因素以及对方盒形件拉深成形质量造成的影响,可弥补拉深模具经验设计的不足,缩短模具的设计周期,并对类似产品的模具设计具有一定的借鉴作用。     

DyxEr3-xAl5O12稀土铝酸盐材料的固相合成

以Dy2O3、Er2O3、Al2O3氧化物为原料,利用固相合成法在1500～1700 ℃下合成了DyxEr3-xAl5O12(x=0、1、2、3)稀土铝酸盐材料.分析了其物相组成并初步探讨了其合成机理.结果表明:在1650～1700 ℃高温下,合成的产物完全转化为石榴石相,大量的稀土元素的引入不会对石榴石结构稳定性产生影响;随材料中Dy3+的浓度增加,随着x值增大,即材料中Dy3+的浓度增加,DyxEr3-xAl5O12石榴石结构的晶格常数增大.     

用煤系高岭土制备轻质隔热材料的研究

以煤系高岭土、紫木节粘土为主要原料,以木屑和聚苯乙烯球为造孔剂,制备了体积密度为0.74 g/cm3、抗压强度为2.84 MPa,导热系数0.15 W/m.K的莫来石质轻质隔热耐高温材料。优化的工艺条件为:配料中煤系高岭土用量达到了90 wt%,添加木屑和聚苯乙烯球总加入量为12 wt%作为复合造孔剂,最终烧成温度为1300℃。通过XRD、SEM等分析的得到:轻质隔热材料的物相组成为莫来石、刚玉和少量方石英。材料内部的孔结构特征为1~2 mm的相对孤立的较大孔和微米级的小孔。     

反应温度和锆英石添加量对石英碳热还原氮化产物的影响

本研究中选用石英和焦炭为原料、天然锆英石为添加剂,采用XRD、SEM和EDS等分析方法,研究了反应温度和锆英石添加量对石英碳热还原氮化产物影响.研究结果表明:在0.13 MPa的流动氮气气氛中,反应温度在1450～1550℃时,石英的碳热还原氮化产物中含有Si2N2O、β-SiC和β-Si3N4物相;当反应温度为1600℃时,石英的碳热等在1600℃条件下,石英碳热还原氮化产物主要含有柱状β-Si3N4和少量纤维状β-SiC物相;当添加10wt;的天然锆英石时,产物的主要成分为β-Si3N4 、ZrN以及少量βSiC物相;当锆英石添加量为20wt;到50wt;时,产物中不仅含有β-Si3N4和ZrN物相,还存在c-ZrO2,m-ZrO2,Si2N2O及β-SiC等物相.