高能脉冲电沉积陶瓷涂层

提出了一种利用电子导体与水溶液电解质之间脉冲放电产生的等离子体的能量，使水溶液中的离子反应沉积陶瓷涂层的方法，得到了结合力好，表面平整，具有良好抗高温氧化性能的ＺｒＯ２－８％Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层     

双等离子体微弧沉积ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层

研究了在纳米陶瓷粒子－水混合液中采用双脉冲等离子体微弧方法获得了ZrO2和ZrO2-Y2O3陶瓷涂层的新技术。所获涂层表面均匀，与基体结合力好。进行了涂层表面形貌及其物相分析。实验结果证明沉积ZrO2 t ZrO2-Y2O3陶瓷涂层后，提高了基体合金的抗高温氧化性能。     

结构陶瓷特殊条件下力学性能评价的新技术与技巧

结构陶瓷大多应用于一些普通材料无法正常使用的特殊环境,在这些环境下常规的测试方法和测试仪器难以准确获得其力学性能参数.本文论述了结构陶瓷在典型应用条件下力学性能评价的一些难点问题和新的研究进展,如界面和表面性能评价、超高温极端环境下材料力学性能评价、陶瓷管材和环状脆性材料的力学性能检测、陶瓷涂层力学性能等.介绍了这些特殊条件下的结构陶瓷关键力学性能的测试新技术与技巧,如十字交叉法、局部受热同步加载法、缺口环法、相对法和痕迹法等多种新评价技术.以Ti3SiC2-Al2O3十字交叉样品、SiC/C复合材料、ZrO2光纤套管、SiC涂层和玻璃为实验对象,测试结果表明这几种新技术操作简单、准确可靠.     

双等离子体微弧沉积ZrO_2和ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

研究了在纳米陶瓷粒子－水混合液中采用双脉冲等离子体微弧方法获得ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层的新技术．所获涂层表面均匀，与基体结合力好．进行了涂层表面形貌及其物相分析．　实验结果证明沉积ＺｒＯ２和ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３陶瓷涂层后，　提高了基体合金的抗高温氧化性能．     

Si_3N_4的氧化预处理对浆料流变性及多孔陶瓷性能的影响

以α相Si3N4粉为原料,通过氧化预处理改善Si3N4粉体表面性质,制备具有高固相含量、低黏度的陶瓷悬浮体,添加5%(质量百分比,下同)Y2O3为烧结助剂,经注浆成型工艺及液相烧结工艺制备多孔Si3N4陶瓷.研究了不同预处理温度对Si3N4粉体表面化学性质、浆料流变特性及对多孔陶瓷的影响.在低于850℃的温度下对Si3N4粉末进行处理,在表面得到了以Si2N2O为主的涂层;随着温度的增加,涂层中的Si2N2O含量增加,Si3N4含量降低,750℃以后Si3N4消失,出现SiO2.当氧化预处理温度为850℃时,Si3N4浆料的黏度由原始粉料的1680 mPa s降至30 mPa s.粉料表面氧含量的增加导致了烧结时液相量的增加,促进了致密化,同时也抑制了β-Si3N4的成核,液相量过高时,形成低长径比、大尺寸的β-Si3N4晶粒.因此氧化处理时需要选择适当的条件,在降低浆料黏度的同时保持一定的气孔率.     

溶胶-凝胶法陶瓷涂层的界面结合机制和性能

将溶胶－凝胶工艺应用于硬质合金刀片涂层，研制成功一种匠陶瓷涂层刀片。涂层完整，无宏观缺陷，并且在初步的胆实验中显示出一定效果，从而为涂层刀具制造展示了一种全新的涂层方法。重点研究了淅层的微观结构和界面结合机制。并分析了烧结温度对涂层形态的影响，利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察了涂层的表面形貌，用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和电子探针（ＥＰＭＡ）分析了涂层的表面和界面的成分及微观结构。     

SiO_2添加剂对等离子喷涂ZrO_2-Y_2O_3涂层性能的影响

等离子喷涂ZrO_2陶瓷层(简称TBC_S)用作隔热层,可降低气冷高温部件表面温度100—200℃,已用于柴油机、燃气轮机领域.影响这种涂层广泛使用的主要原因是容易脱落,寿命较短.容易脱落的主要原因是:TBC_S本身的多孔性,易受腐蚀气体的腐蚀,陶瓷材料与金属基材的热膨胀不匹配产生的热应力大.为了减少TBC_S受气体的腐蚀,曾用有机物进行封     

硼化锆陶瓷生命周期中的化学反应

以硼化锆(ZrB2)为代表的硼化物陶瓷以其优异的综合性能成为超高温陶瓷(UHTCs)家族中的重要成员并引起了广泛的关注,有望作为热防护结构部件应用于高超声速飞行器的鼻锥和机翼前缘等关键部位.本文从物质循环的角度,提出了硼化锆陶瓷生命周期的概念,其主要包括硼化锆陶瓷的制备和应用2个过程.硼化锆陶瓷的制备过程通常可以分为粉体的合成制备和陶瓷的烧结致密化2个主要步骤.前者的固相法制备主要涉及从原料Zr4+(O2–)2到Zr2+(B–)2的还原反应,后者则涉及第二相除氧的局部化学反应过程.此外,制备过程还包括将上述2个步骤有机结合而实现一步完成的反应烧结过程.生命周期的应用过程则发生ZrB2向ZrO2转变的氧化过程.鉴于化学反应在硼化锆陶瓷的整个生命周期中的重要作用,本文对上述生命周期各过程中涉及的化学反应分别进行了阐述.     

陶瓷-硬质合金复合刀片的界面结合机制

陶瓷刀具材料以其高硬度、高耐磨性和耐热性著称.在高速切削时,当切削温度达到1450℃时仍能继续进行切削.但陶瓷刀具材料所固有的脆性限制了其实际应用范围.因此,如何提高陶瓷刀具材料的强度和韧性是其能否广泛应用的关键.目前国内外所采用的方法都是通过提高其本身的强度和韧性来实现,如:利用颗粒增韧、相变增韧和晶须增韧等方法来提高其强度和断裂韧性,但增强补韧的幅度十分有限,与硬质合金刀具相比,其强度和韧性仍嫌不足.而硬质合金刀具具有较高的强度和韧性,但其硬度、耐磨性和耐热性能却比陶瓷刀具材料要低得多,当切削温度达到1000℃时,刀具已无法继续进行切削.为了进一步提高硬质合金刀具的耐磨性和耐热性能,70年代出现了涂层硬质合金刀片,主要是利用高强度和高韧性的硬质合金作为基体,在其表面涂以一层高硬度、高耐磨性的碳化物、氮化物、氧化     

超高温陶瓷复合材料的研究进展

超高温陶瓷复合材料主要由ZrB2,ZrC,HfB2,HfN,HfC,TaC等过渡族难熔硼化物、碳化物和氮化物组成,这些材料的熔点高于3000℃,是一类非常重要的高温结构材料,近年来在基础研究和技术应用方面均受到了极大的关注.在超高温陶瓷复合材料家族中,ZrB2-SiC和Hf B2-SiC基超高温陶瓷复合材料因具有优异的综合性能,包括优异的抗氧化/烧蚀性能、良好的高温强度保持率和适中的抗热冲击性能,可以在2000℃以上的氧化环境中长时间使用.这些独特的性能使得它们成为高超音速飞行、再入大气层和火箭推进等极端环境下使用的最有前景的候选材料.本文对超高温陶瓷复合材料的制备、力学性能、抗热冲击性能、抗氧化/烧蚀性能和热响应进行了全面的综述.对超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系进行了详细的讨论,同时添加剂对材料性能的影响也进行了讨论,这为超高温陶瓷复合材料在特定使用环境的综合性能的优化提供了有效的设计原则和方法.此外,本文还指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战,并对未来的发展趋势作了展望.     

中国科学家攻克氧化铝纳米材料瓶颈难题

<正>氧化铝是重要基础材料,性能优异,价格低廉,是应用最广泛的陶瓷材料,被用作结构陶瓷、功能陶瓷及生物陶瓷,也是冶炼铝的原料.2014年氧化铝全球年产量达1.1亿t,中国产量约占43%.然而,氧化铝的脆性限制了其更广泛的应用.1987年Nature报道了德国萨尔州大学H.Gleiter研究小组发现纳米晶微结构的Ca F2和Ti O2陶瓷在低温时发生很大塑性变形,这一研究为解决陶瓷材料脆性问题提供了可能性.英国材料科学家Cahn在Nature撰文指出,纳米晶微结构是解决陶瓷脆性的战略途径.随后,纳米晶陶瓷研究在世     

一个年轻科研工作者的健康梦——访中国科学院上海硅酸盐研究所步文博研究员

但凡对中国无机材料、陶瓷材料有大概了解的人都知道中国科学院上海硅酸盐研究所（以下简称硅所）,作为一家无机非金属材料综合性研究机构,硅所在BGO人工晶体、高性能结构与功能陶瓷、特种玻璃、无机涂层等方面     

MCrAlX多层复合涂层的制备及其自分层行为

在综合考虑高温用包覆型MCrAlX涂层的表面稳定性(表面抗氧化、抗腐蚀性能)、涂层内氧化现象及涂层/基材间界面稳定性等3个方面基础上,现采用多弧离子镀、磁控溅射两种物理气相沉积(PVD)方法,在GH220超合金表面制备了GH220/Ti-N/MCrAlX/Al多层复合防护涂层.研究表明,Ti-N膜为复合膜,由δ-TiN,ε-Ti_2N及α-Ti组成.MCrAlX平均成分为Co-32Cr-2.6Al-4.5Ta-0.2Y(重量百分数),采用直流磁控溅射法制备.选择Co基而不是Ni基MCrAlX涂层的原因是:Co基涂层具有更优异的抗热腐蚀性     

低温极端环境下氮化铝陶瓷断裂行为及第二相的影响

氮化铝陶瓷在低温工程中有着良好的应用前景,但这方面的研究报道甚少.本文对氮化铝陶瓷的低温断裂行为进行了系统研究,以液氮和干冰作为制冷剂,测试低温环境下材料的抗弯强度和断裂韧性.当测试温度从293 K降低到77 K时,氮化铝陶瓷抗弯强度从364.6±29.2MPa增加至415.3±21.7 MPa,断裂韧性从3.98±0.19 MPa m1/2增加到4.59±0.28 MPa m1/2,同时发现穿晶断裂比例从7.3%增加至14.5%.基于实验结果,分析了陶瓷中第二相引起的残余应力对三叉晶界处氮化铝晶粒以及裂纹扩展方式的影响,结果表明,低温下第二相导致氮化铝陶瓷断裂模式发生改变;通过调控第二相在基体中的分布状况可以改善氮化铝陶瓷性能,对于氮化铝陶瓷的低温工程应用具有参考价值.     

超音速等离子喷涂法制备La2O3和CeO2掺杂CoCrW涂层的摩擦学性能研究

利用一种新型的超音速等离子喷涂方法制备了稀土氧化物掺杂CoCrW涂层. 通过X射线衍射仪、接触表面形貌仪、显微硬度测试仪、多功能摩擦磨损试验机和具有EDS能谱的环境扫描电子显微镜对涂层的相结构、表面形貌、显微硬度、摩擦磨损性能进行了研究. 实验结果显示, 稀土氧化物掺杂涂层具有很高的显微硬度和优越的摩擦学性能. 同时, 对涂层的摩擦和磨损机理进行了研究.     

交流阻抗法研究溅射CoCrAlY涂层的熔盐热腐蚀

电化学交流阻抗测量技术现已广泛应用于有机涂层的水溶液腐蚀研究.近年来,用交流阻抗法研究熔盐热腐蚀日趋活跃,可望用于现场监测高温熔融盐引起的燃烧装置如发电站锅炉、燃油设备、流化床燃烧系统及其它设备的腐蚀.但由于熔融盐温度高,体系复杂,反应速度快等特点,给合金的熔盐热腐蚀的交流阻抗研究带来一定的困难,特别是在熔盐热腐蚀的交流阻抗模型的建立及其动力学参数的解析等方面.作者曾围绕这一问题开展了一些研     

KSZP陶瓷材料强化新途径

增强增韧一直是陶瓷科学与技术研究的重要课题.目前最常用的方法是多相复合,如颗粒、晶须和纤维补强和自补强.相变是陶瓷中的普遍现象,ZrO_2增韧陶瓷是利用相变现象的一个典型例子.表面压应力增强材料的现象,在表面施釉或膨胀系数小的膜层、离子交换、淬火和表面化学反应过程中得以应用.我们在研究[NZP]低膨胀陶瓷时,发现一种利用相变强化陶瓷的方法,本文报道其有关的内容.     

受限条件下玻璃基质中LaF_3微晶生长机理的光谱学探究

利用高温熔融法制备了Eu3+掺杂的45SiO2-25Al2O3-18Na2O-9.5LaF3玻璃,并将基础玻璃在可控条件下进行晶化热处理后获得了性能良好的玻璃陶瓷.通过XRD,TEM和光谱学手段对玻璃陶瓷进行了表征,结果表明晶化热处理后,LaF3纳米晶体从原有单一的玻璃相中析出,晶粒大小约为25 nm.Eu3+掺杂玻璃陶瓷、纳米晶体和玻璃3种基质的光谱分析及XRD结果证明稀土离子进入到LaF3纳米晶体中并计算出在其中富集的比例.进一步利用源自于Eu3+离子的发射谱和激发谱研究了退火温度和前驱物中重金属离子对玻璃网络结构中LaF3纳米晶体生长影响的机理,为玻璃陶瓷的人工设计合成提供了理论支持.     

超双亲透明介孔二氧化硅涂层

用传统的溶胶凝胶方法制备了透明的介孔二氧化硅涂层材料. 由于介孔内毛细管力的作用, 使涂层具有超双亲性, 并且此性能可长久保持. 该涂层可进一步与功能物质如结晶二氧化钛纳米颗粒等复合, 仍能保持涂层透明性和超双亲性, 同时其吸收紫外线性能显著提高. 该涂层有望在防雾、光催化、自清洁和紫外线吸收等领域得到应用.