基于机械混合法无压烧结制备ZrB2/B4C陶瓷复合材料

研究无压烧结条件下原位合成工艺对ZrB2/B4C陶瓷复合材料的烧结致密化、力学性能、显微组织的影响.结果表明:材料的密度随着烧结温度的增加和保温时间的延长先增加后降低,在烧结温度2060℃,保温30min时,ZrB2/B4C复合材料的相对密度可达93.2%;材料的硬度随着温度的升高而增大,在2070℃时达到最大值;材料的断裂韧性则随着温度的升高呈现下降趋势,从2000℃时的4.04MPa·m1/2下降到2060℃时的2.36MPa·m1/2.     

Sialon陶瓷的常压烧结

在Si3N4,Al2O3,AlN和Y2O3混合料常压烧结过程中,由于过程反应生成SiO,CO,N2等气相物质和由于Si3N4原料在高温常压下分解压高,从而常压烧结致密化过程始终伴随着一个失重的塑致密化过程．为了解决这一问题,作者研究了填料成分、烧结温度、烧结时间等工艺条件对Sialon陶瓷常压烧结密度的影响,分析了烧结过程的物理化学机制和致密化机制．4种填料分别为Si3N4,Si3N4+SiO2,Si3N4+Al2O3+AlN和Si3N4+Al2O3+AlN+BN．被烧料典型配方为Si3N465%～70%,Al2O320%～25%,AlN10%,另加6%Y2O3．当填料成分为70%Si3N4+24%Al2O3+3%AlN+3%BN时,制得了相对密度达99%,抗弯强度达612.2MPa的常压烧结Sialon陶瓷．研究结果表明对于通式为Si6-ZAlZOZN8-Z的Sialon陶瓷,当Z=2时,其最佳烧结温度为1750℃,烧结时间为40min;Sialon的烧结过程是1个多因素控制的瞬时液相烧结过程．     

烧结工艺对铝电解NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极性能的影响

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极，并对烧结工艺进行了研究。研究结果表明，金属Cu与NiFe2O4的润湿性差，NiFe2O4-Cu金属陶瓷的致密化与NiFe2O4陶瓷相的致密化直接相关；一定温度下，延长烧结时间，能够提高金属陶瓷相对密度，但存在金属相溢出风险；在烧结过程中，为防止金属相的氧化和陶瓷相的离解，必须控制一定的氧分压；采用热压技术制备NiFe2O4基金属陶瓷时，陶瓷基体会被石墨模具还原。     

初始粉体状态对氧化铝/氧化锆纳米陶瓷烧结性能的影响

通过放电等离子体烧结(SPS),分别以纳米多晶粉体和非晶粉体作为原料制备了Al2O3-ZrO2纳米陶瓷复合材料,并研究了初始粉体状态对致密化过程和微观结构的影响。将纳米多晶粉体通过SPS烧结为致密的纳米块体,所需的最低烧结温度为1 400℃,所得产品的晶粒尺寸约为320nm;非晶粉体完全致密所需的SPS温度为1 200℃,所得产品的晶粒尺寸约为150nm。相比于纳米多晶粉体,非晶粉体可以在较低的温度下烧结成为致密纳米块体,我们将这一现象归结为非晶粉体在烧结中的相转变。这一发现为纳米陶瓷块体的低温烧结提供了新的思路。     

还原气氛下Al2O3-SiC-Si3N4复相材料的反应烧结过程

以Si3N4，Al2O3，SiC及少量SiO2为原料，研究Al2O3-SiC-Si3N4复相材料在埋炭条件下的反应烧结过程，并借助SEM，EDX和XRD对其微观结构和物相变化进行了分析。研究结果表明，活性α-Al2O3和纳米SiO2能够促进Al2O3-SiC-Si3N4复相材料的烧结，体积密度提高，显气孔率降低，从而提高了强度，在复相材料的合成过程中，发现在高温下烧成的试样内有Sialon相和Si2N2O相生成。     

液相烧结六方氮化硼陶瓷

解决六方氮化硼陶瓷烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径,以六方氮化硼为基体材料,通过研磨工艺降低粉体粒度,然后以Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,均匀升温到1700～1850℃无压烧结．通过分析烧结体的显微结构和物相表明,随Y2O3和Al2O3含量的增加,烧结体的致密度明显提高,相对理论密度为80％,弯曲强度上升到67．5MPa,并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度．研究结果表明液相烧结六方氮化硼在实际应用上是可行的。     

烧结助剂对SiC液相烧结行为的影响

研究了以Al2O3、Y2O3、Al2O3-Y2O3、SiO2-YAG为烧结助剂时,SiC液相烧结行为以及烧结过程中发生的主要物理化学变化.与传统固相烧结相比,液相烧结使SiC陶瓷性能显著提高.通过对烧结体失重率、线收缩率及密度的测量和断面形貌的观察发现:Al2O3对坯体致密化的促进效果较差;Y2O3为助剂烧结时,由于高温下剧烈挥发,不能有效促进致密化;不同配比的Al2O3-Y2O3助剂能有效促进坯体致密,当配比满足形成YAG的化学计量比要求时,最有利于SiC的烧结.同时对SiC的液相烧结机理也进行了探索.     

纳米Al2O3对纳米ZrO2(4Y)常压烧结致密特性及电性能影响

采用纳米ZrO2(4Y)粉和纳米Al2O3粉为原料,对掺少量Al2O3的ZrO2(4Y)陶瓷进行无比压烧结研究。实验结果表明,掺适量的Al2O3可提高致密度,降低烧结温度。掺1．0wt％纳米Al2O3在1200℃煅烧2小时的陶瓷致密度为99．0％,烧结体晶粒长大略减缓。在纳米ZrO2(4Y)中掺入少量的纳米Al2O3可降低电导活化能,提高电导率。     

Nb2O5对氧化铝陶瓷烧结性能和显微结构的影响

以Nb2O5为烧结助剂,通过无压烧结制备氧化铝陶瓷.研究了Nb2O5对氧化铝陶瓷的致密化和显微结构的影响.结果表明,少量的Nb2O5对氧化铝陶瓷的致密化具有明显的促进作用,当Nb2O5的添加量为1%时,可使氧化铝陶瓷在1 500℃获得致密.显微结构上,Nb2O5对氧化铝的晶粒生长也具有显著的促进作用.Nb2O5对致密化和晶粒生长的促进作用主要是通过它在氧化铝晶粒中的固溶来实现的.力学性能测试表明:加入Nb2O5后能够在不影响力学性能的前提下降低烧结温度.     

气氛条件下氧化铬材料的烧结性能研究

以Cr2O3微粉为原料、TiO2微粉为助烧结剂、聚乙烯醇为结合剂,通过制浆、喷雾造粒、机压和等静压二次成型制备试样,分别在埋炭和不同氧分压气氛条件下,经过1 500 ℃保温3 h烧成制得Cr2O3材料.分析了氧分压对Cr2O3材料烧结性能的影响.结果表明,在埋炭条件下,无论是否添加TiO2,均能使Cr2O3材料烧结致密.在控制气氛条件下,未添加TiO2的Cr2O3材料在不同氧分压下均未能实现致密化烧结;氧分压对添加TiO2的Cr2O3材料烧结性能影响显著,随着氧分压降低,试样的体积密度增大、显气孔率减小.在添加助烧结剂的条件下,通过调节氧分压,可以控制Cr2O3材料的烧结程度,形成晶粒发育较好、结合程度较高、气孔多呈圆形且孤立分布的致密结构.     

Thermal conductive behavior of zirconium boride coated by nanoalumina with different mass proportions in epoxy composites

The thermal conductive behavior of Zirconium diboride(Zr B_2)coated with different proportions nanoalumina(Al_2O_3)in epoxy composites was investigated by the laser flash experimental and finite element analysis(FEA)methods.The coated Zr B_2composite particles were categorized into the 3-1,3-2,3-3 and 3-4 systems,which corresponded to four different mass ratios of Zr B_2particles to Al_2O_3particles,respectively.It could be found that the coated Zr B_2composite particles were effective for increasing the thermal conductivity of the filled epoxy composites due to more effective formation of the conductive chain structure in the composites compared to the single-phase particles.In comparison,the system of 3-3 showed the most positive effect on improving the thermal conductive performance of epoxy composites.For composites with a 7 vol%of Zr B_2/Al_2O_3composite particles of 3-3 system,its thermal conductivity was 0.65 W m~(-1)K~(-1),increased by 20%and 79%relative to single-filled composites of Zr B_2and Al_2O_3with same filled content,respectively.The predicted thermal conductive results of Al_2O_3coated Zr B_2particles in epoxy matrix obtained by finite element analysis were in reasonable agreement with the experimental results.     

Al2O3/3Y-TZP复相陶瓷的液相烧结机理

以CaO-MgO-SiO2玻璃为烧结助剂,对液相烧结Al2O3/3Y-TZP(30%体积分数)复相陶瓷的致密化机理进行了研究.结果表明,适量的烧结助剂可以显著促进材料的致密化,液相烧结激活能为169 kJ/mol,表明扩散控制为其致密化机理.     

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.m1/2     

Effect of sintering on the relative density of Cr-coated diamond/Cu composites prepared by spark plasma sintering

Cr-coated diamond/Cu composites were prepared by spark plasma sintering. The effects of sintering pressure, sintering temperature, sintering duration, and Cu powder particle size on the relative density and thermal conductivity of the composites were investigated in this paper. The influence of these parameters on the properties and microstructures of the composites was also discussed. The results show that the relative density of Cr-coated diamond/Cu reaches ~100% when the composite is gradually compressed to 30 MPa during the heating process. The densification temperature increases from 880 to 915℃ when the diamond content is increased from 45vol% to 60vol%. The densification temperature does not increase further when the content reaches 65vol%. Cu powder particles in larger size are beneficial for increasing the relative density of the composite.     

Preparation of sol-gel derived microcrystalline corundum abrasives with hexagonal platelets

The effects of different additives on the mechanical properties, microstructures, and wear behavior of corundum abrasives were investigated. When the number of additive phases increases, the sintering temperature and wear rate decrease, while the densification and mechanical properties increase. The additive SiO₂ is responsible for the development of equiaxed grains, whereas both CaO and MgO promote the development of platelike grains. By controlling the molar ratio of additives, it is possible to obtain different microstructures. With SiO₂-MgO-CaO (molar ratio, 2:1:1) as the additives and nano α-Al₂O₃ powders as the seed, microcrystalline corundum abrasives with hexagonal platelets were obtained using sol-gel process by sintering at 1300℃ for 0.5 h. The average diameter and thickness of hexagonal platelets are 1.38 μm and 360 nm respectively, the single-particle compressive strength is 26.44 N, and the wear rate is (3.06±0.21)×10?7 mm3/(N·m).     

红色荧光粉Ca_3B_2O_6:Eu~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相法合成了Ca3B2O6:Eu3+红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究.样品的激发光谱由位于220~350 nm的带状谱和350~500 nm的一系列窄带组成,这些窄带是由Eu3+的f-f跃迁引起的,光谱峰值分别为280,396和469 nm.它可以被近紫外光辐射二极管管芯产生的350~410 nm辐射有效激发.用396 nm激发得到样品的发射光谱,峰值位于578,590,610,618和650 nm,分别由Eu3+离子的5D4→7FJ(J=0,1,2,3)跃迁引起的.研究了Eu3+离子浓度和电荷补偿剂对发射光谱的影响.结果显示随着Eu3+浓度增加,发光强度逐渐增强,未发现浓度猝灭现象.掺入Li+,Na+,K+3种离子作为电荷补偿剂,均提高了样品的发光强度,其强度从大到小依次为I(Li+)I(Na+)I(K+),说明Li+是最佳的电荷补偿剂.     

CuI-Cu_2O-P_2O_5-B_2O_3四元系铜快离子玻璃的形成区和电导

本文研究了0.30CuI0.70(Cu_2OP_2O_5B_2O_3)四元系玻璃的形成区,测量了此系玻璃的离子电导率和玻璃的转变温度,并从结构和化学键的观点上解释了玻璃电导率随组成的变化。四元系是由相应的三元系CuI-Cu_2O-P_2O_5中引入B_2O_3而得到的。实验表明,四元系能够得到比相应的三元系好的离子电导率和热稳定性。     

B2O3-BaO-ZnO玻璃的形成规律及结构研究

用传统熔体冷却法制得B_2O_3-BaO-ZnO三元系统玻璃,研究了该系统玻璃的形成区,并通过红外光谱对玻璃的结构进行了测试。结果表明,该系统玻璃的形成范围较宽,B_2O_3的含量为25mol%～75mol%。当B_2O_3含量较低时,玻璃中B~(3 )以单个[BO_3]形式存在。随着B_2O_3含量的增加,部分[BO_3]转变成[BO_4]。当B_2O_3含量增加到一定程度时,通过[BO_3]和[BO_4]之间的桥氧离子的连接而形成含有[BO_3]和[BO_4]的环状结构。     

烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响

以Isobam600AF为分散剂,Isobam104为胶黏剂,采用注凝成型工艺和真空无压烧结技术,通过改进两步烧结法制备了透明氧化铝陶瓷,探究了不同烧结温度和保温时间对氧化铝陶瓷晶粒尺寸、致密度、光学性能和力学性能的影响.结果表明:该烧结工艺可有效控制晶粒尺寸长大和提高相对密度,进而提高其光学性能和力学性能.在烧结过程中,当温度升高到一定范围时,致密化过程开始,且致密化速率随着温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在两步烧结1 400 ℃保温3 h时致密化速率达到最快.因此,坯体的致密化过程是非线性的,且具有一个最高致密化速率温度和保温时间点.     

预氧化在SiC基陶瓷材料烧结中的作用

对添加Y2O3／Al2O3烧结助剂的SiC材料进行了不同的烧成工艺试验，结果表明，在烧成前先进行预氧化处理的SiC材料，其表面氧化生成的SiO2促进了低温液相的形成，有助于降低该材料的气孔率。同时发现，合适的预氧化温度和保温时间能更有效地降低烧结体气孔率，促进烧结。