基于整体式陶瓷铸型的复杂零件快速铸造技术

传统的熔模铸造因其陶瓷铸型制备过程复杂、生产周期长、成本高,不适合单件、小批量生产及新产品试制.本文将光固化成形技术和凝胶注模成型技术结合在一起开发了一种面向复杂铸件整体式陶瓷铸型快速制备新方法.首先介绍了整体式陶瓷铸型快速制造过程,其次设计制造了与之相应的光固化树脂原型,制订了其热解工艺,并讨论了陶瓷铸型坯体干燥、烧结等问题,最后给出了空心涡轮叶片铸造实例,证实了新技术的可行性和有效性.     

凝胶注模制备空心涡轮叶片陶瓷铸型的颗粒偏析控制

针对凝胶注模制备大尺寸空心涡轮叶片陶瓷铸型产生的颗粒偏析导致铸型均匀性降低、烧结产生变形甚至开裂等问题,以铸型高度方向上的密度变化为评价指标,主要研究了颗粒级配、固相含量、球磨时间、振动等因素对于铸型颗粒偏析的影响,并利用样品粒度分布和微观结构进行佐证。结果表明:当颗粒级配为40μm/5μm、固相体积分数为60%、浆料球磨时间为60min、充型时施加振动频率为60Hz、幅值为3mm时,陶瓷铸型密度梯度最小。成功制备了高度为150mm、上下密度梯度仅为0.89%(密度差异值为0.018g/cm3)的均匀陶瓷铸型,完全满足大尺寸空心涡轮叶片陶瓷铸型的均匀性要求。     

纳米陶瓷及其摩擦学研究进展

纳米陶瓷具有不同于传统陶瓷的独特性能,经典的陶瓷烧结理论已不完全适用于纳米陶瓷粉体的烧结行为.基于纳米陶瓷的烧结问题,概述了纳米陶瓷的成型与烧结行为的研究概况,对其力学与摩擦学的研究进展进行了综述,并提出了纳米陶瓷烧结过程和纳米陶瓷摩擦学有待研究的课题.     

微波烧结Y2O3-ZrO2陶瓷的特异性

用微波和常规方法烧结了Y2O3掺杂量为2%(摩尔分数)的ZrO2陶瓷(2Y-TZP陶瓷).用X-射线衍射法(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)观测了材料的相组成和显微结构,同时研究了材料的致密性和力学性能.结果表明尽管微波烧结的样品平均晶粒尺寸比临界晶粒尺寸大很多,但其四方相的含量却比常规烧结的样品多;微波烧结的2Y-TZP陶瓷抗弯强度较高.     

锆钛酸钡基陶瓷的制备及性能研究

目的 制备BaZr0.1 Ti0.9 O3基陶瓷.方法 采用溶胶-凝胶法制备BaZr0.1 Ti0.9 O3基陶瓷.利用XRD,TEM和SEM等表征分析了样品的物相及微观形貌,并研究了BaZr0.1 Ti0.9 O3基陶瓷在不同烧结温度下的介电性能.结果 BaZr0.1 Ti0.9 O3基陶瓷的最佳烧结温度为1280℃,此时陶瓷的致密性较好,结晶度高且晶界明显,测试温度在20℃附近且频率为1 k H z时介电常数达到最大为22100,介电损耗较小约为0.0058.结论 不同烧结温度下的BaZr0.1 Ti0.9 O3基陶瓷样品均为单一的四方相钙钛矿结构,样品的平均粒径和最大介电常数随着烧结温度的逐渐升高而呈现出增大的趋势.     

Y-TZP纳米陶瓷的制备、结构及力学性能

采用沉淀法制备的Y-TZP纳米粉体经冷压成型后烧结成Y-TZP纳米陶瓷.结果表明,Y-TZP纳米陶瓷的密度随着烧结温度的升高和烧结时间的延长而增大,但随成型压力和初始粉体颗粒的增大而减小.而陶瓷平均晶粒尺寸随成型压力的增大和烧结时间延长而长大.烧结过程中大量单斜相ZrO2生成改变了Y-TZP纳米陶瓷的烧结行为和微结构.采用无压烧结获得了相对密度为98%、平均晶粒尺寸为60 nm的Y-TZP纳米陶瓷.Y-TZP纳米陶瓷的显微硬度主要取决于陶瓷的相对密度、相结构和晶粒尺寸,即陶瓷的四方相质量分数越高,相对密度越大,晶粒尺寸越小,则显微硬度越高.     

高介电陶瓷CaCu3Ti4O12的制备及性能研究

对CaCu3Ti4O12陶瓷的制备及性能进行了研究,X射线衍射分析结果表明:将混和、研磨好的粉料在900℃和950℃预烧后获得了CaCu3Ti4O12单相粉料.通过合成过程的成分变化,对CaCu3Ti4O12陶瓷粉末的具体合成过程作出了表述.将预烧后的粉末压制成型,在不同的温度下烧结,介电测试结果表明,1 075℃烧结的CaCu3Ti4O12多晶陶瓷的相对介电常数最高,最高值可达1.23×105;1 060℃烧结的CaCu3Ti4O12多晶陶瓷的介电损耗最小,最小值为0.076.从SEM照片可以看出,1 060℃烧结的陶瓷晶粒均匀细小,粒度不超过5μm,致密性良好;1 075℃烧结的陶瓷呈现大块粘连状态,只在少数区域看到平均粒径超过10 μm的晶粒群.可见CaCu3Ti4O12陶瓷的介电性能与晶粒尺寸有着很大的关系.     

烧结温度对(K_(0.44)Na_(0.5)Li_(0.06))(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.94Sb0.06)O3无铅压电陶瓷,研究了不同烧结温度对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观形貌、压电、介电和铁电性能的影响.研究结果表明:在不同烧结温度下,XRD衍射分析表明陶瓷样品都形成了钙钛矿的正交相结构,但具有不同的SEM形貌和电学性能.在烧结温度1 060℃时晶粒发育比较完全,致密性较高;且陶瓷具有最佳的电学性能:d33=233 pC/N,k p=49%,εr=1 172和P r=24μC/cm2.     

选择性激光烧结覆膜砂铸型（芯）的固化机理

分析了激光束扫描烧结的物理模型和履膜砂受热固化的特点,研究了选择性激光烧结（SLS）覆膜砂铸型（芯）的成型条件,固化机理,以及SLS覆膜砂铸型（芯）的固化特点,介绍了用SLS法快速成形覆覆砂铸型,浇注铸件的工艺过程和实例。     

氧化钛纳米陶瓷的制备及其结构与力学性能

为探讨在无压烧结过程中TiO2纳米陶瓷的致密化与晶粒长大的关系以及纳米陶瓷的结构对其力学性能的影响,采用溶胶一凝胶技术制备的不同颗粒粒径的TiO2纳米粉体经冷压成型后无压烧结TiO2纳米陶瓷.研究结果表明:利用相变辅助无压烧结方法在800℃烧结获得了晶粒粒径小于60 nm、相对密度超过95%的TiO2纳米块体陶瓷:当800℃以下烧结时,TiO2纳米陶瓷的相对密度随烧结温度的升高而快速增大,而TiO2纳米陶瓷的平均晶粒粒径随烧结温度升高则缓慢长大;当大于800℃的温度烧结时,TiO2纳米陶瓷的致密化加快,但陶瓷的晶粒粒径则快速长大.TiO2纳米陶瓷的显微硬度主要取决于TiO2纳米陶瓷的相对密度和平均晶粒粒径,即纳米氧化钛陶瓷的相对密度越大,晶粒粒径越小,则显微硬度越大.     

Effects of BN content on the mechanical properties of nanocrystalline 3Y-TZP/Al2O3/BN dental ceramics

3Y-TZP/3wt％ Al2O3 powder was coated with varying amounts of BN using the urea and borate reaction sintering method, and then multiphase ceramics were prepared by hot pressing sintering. The micro-topography and the compositional analysis of synthesized ceramics were conducted through scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. A mechanical tester was used to analyze the Vickers hardness, fracture toughness, and bending strength of the synthesized ceramics. The results showed that the ceramic with a BN content of 12wt％ showed the best processability, but had diminished mechanical properties (such as fracture toughness and bending strength). The ceramic with a BN content of 9wt％ showed better processability than those with 3wt％ and 6wt％ BN. However, the fracture toughness was affected by the addition of 9wt％ BN, making this ceramic only usable as a base material for a three-unit fixed bridge. In con-trast, the ceramics with a BN content of 3wt％ or 6wt％ fulfilled the criteria for use in multi-unit restoration, but their low processability made them unsuitable for milling after sintering.     

Effects of BN content on the mechanical properties of nanocrystalline 3Y-TZP/Al_2O_3/BN dental ceramics

3 Y-TZP/3 wt% Al_2O_3 powder was coated with varying amounts of BN using the urea and borate reaction sintering method, and then multiphase ceramics were prepared by hot pressing sintering. The micro-topography and the compositional analysis of synthesized ceramics were conducted through scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. A mechanical tester was used to analyze the Vickers hardness, fracture toughness, and bending strength of the synthesized ceramics. The results showed that the ceramic with a BN content of 12 wt% showed the best processability, but had diminished mechanical properties(such as fracture toughness and bending strength). The ceramic with a BN content of 9 wt% showed better processability than those with 3 wt% and 6 wt% BN. However, the fracture toughness was affected by the addition of 9 wt% BN, making this ceramic only usable as a base material for a three-unit fixed bridge. In contrast, the ceramics with a BN content of 3 wt% or 6 wt% fulfilled the criteria for use in multi-unit restoration, but their low processability made them unsuitable for milling after sintering.     

MnO_2对镍铁尖晶石烧结行为及磁性的影响

通过两步固相反应法合成了不同MnO2质量分数的NiFe2O4尖晶石.利用扫描电镜、X射线衍射仪、差热分析仪、热膨胀仪和振动样品磁力计,分别对样品的结构、物相变化、烧结行为和磁性进行了研究.结果表明,添加的MnO2在烧结过程中发生了分解反应,Mn元素以Mn2+,Mn3+形式进入NiFe2O4尖晶石晶格中,样品无新相生成,材料仍是镍铁尖晶石结构.另外,MnO2能够促进烧结,添加1%MnO2后试样收缩速率达到最大时的温度比纯镍铁尖晶石低59°C.添加1%MnO2时,试样的饱和磁化强度(Ms)和矫顽力(Hc)分别为15.673 emu/g和48.316Oe.     

掺杂氧化物对ZrO_2相结构稳定性及烧结性能的影响

采用共沉淀-凝胶方法,通过低温煅烧和中温烧结,分别制备了Y2O3、Al2O3掺杂的ZrO2粉体和陶瓷;利用X射线衍射分析、扫描电镜和透射电镜等手段,对掺杂不同氧化物ZrO2相结构的稳定性及烧结性能进行了研究.结果表明:在ZrO2中掺杂摩尔分数5%的Y2O3或者Al2O3,870℃焙烧15min的粉体前者为立方相,后者为四方相;它们的粉体成型后经1400℃烧结4h,前者在室温下仍能保持立方相,后者却得到的是单斜相;在焙烧粉末中,Al3+固溶到ZrO2的晶格中,对ZrO2四方相晶格起到稳定作用,而在其陶瓷中,Al3+从ZrO2的晶格中扩散到晶界,对ZrO2不起稳定作用,只起促进烧结和细化晶粒的作用.     

利用反应烧结法制备多孔碳化物陶瓷

利用反应烧结的方法,通过甲烷碳化还原三种过渡金属氧化物( Cr2 O3、TiO2和WO3)压坯,制备了其相应的多孔形态的碳化物( Cr3 C2、TiC和WC)陶瓷。通过扫描电子显微镜观察检测,对反应烧结产物的表面和截面形貌进行了分析,并对这三种过渡金属碳化物的孔隙结构进行了初步的表征。通过物相分析研究了反应烧结的动力学过程,发现利用含体积分数10%甲烷的混合气体碳化还原制备多孔TiC和WC陶瓷的起始温度分别为1200℃和1000℃,低于这两个温度时发生其他相变,有其他中间产物生成。利用反应烧结的方法制备多孔Cr3 C2陶瓷时,反应烧结温度越高,碳化铬陶瓷的骨架和孔隙平均尺寸越大。     

高掺杂浓度下Mn:MgAl2O4透明陶瓷的形貌分析

采用熔盐焙烧法制备了不同掺杂浓度的Mn:MgAl2O4超细粉体，采用真空烧结法制得Mn:MgAl2O4透明陶瓷. 通过扫描电镜等测试手段研究了可望用于可见波段的新型激光材料Mn:MgAl2O4透明陶瓷的微观形貌等. 结果表明，通过简单的制备工艺可制得有较高宏观透明度的Mn:MgAl2O4陶瓷，但难以得到具有高光学透过率的陶瓷.     

Complementation in the composition of steel slag and red mud for preparation of novel ceramics

A method for preparing novel ceramics was developed in this study. Different ratios red muds were added to steel slags to optimize the preparation of novel ceramics by a traditional ceramic preparation process. The sintering mechanism, microstructure, and performance were studied by X-ray diffraction techniques, scanning electron microscopy, and combined experiments of linear shrinkage, water absorption, and flexural strength. The results confirmed that red mud can reduce the volumetric instabilities through the complementarity of red mud and ferroalloy slag. The crystal phases in the ceramics are all pyroxene group minerals, including diopside ferrian, augite, and diopside. The flexural strength of the ceramic that contains 40wt% red mud and was prepared at the optimal sintering temperature (1140℃) is greater than 93 MPa; its corresponding water absorption is less than 0.05%.     

La_2O_3掺杂对BaBi_4Ti_4O_(15)陶瓷压电性能的影响

采用传统固相烧结工艺制备了La掺杂量分别为0,0.1,0.25,0.5 mol的BaBi4Ti4O15 (BBT) 压电陶瓷.通过SEM和XRD分析了BBT陶瓷的表面形貌和物相结构;用介电常数测试仪(LCR)和准静态d33测试仪分别测量了陶瓷的介电常数,介电损耗和压电常数.结果表明:A位La掺杂并未改变BBT陶瓷的晶体结构; 虽然随着La掺杂量的增加(从0～0.5 mol),陶瓷的烧结温度有所提高(从1120℃提高到1150℃),然而它拓宽了BBT陶瓷的烧结温区(从20℃提高到50℃),并细化了陶瓷晶粒; La掺杂量为0.1时,BBLT陶瓷的压电常数比未掺杂的陶瓷增大了将近一倍(13pC/N),同时,与其它掺杂量的BBLT陶瓷相比,该掺杂量的BBLT陶瓷具有同频率下最大的介电常数及最小的介电损耗.     

烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响

使用一步烧结法制备了表面含脱β层的梯度结构硬质合金,采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针微区分析仪观察了梯度硬质合金的微观形貌、相组成及成分分布情况,分析了脱β层梯度结构合金样品的典型组织及烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响.结果显示:随着烧结温度的提高和保温时间的延长,脱β层的厚度均明显增加,且脱β层的厚度与保温时间的平方根基本呈线性关系;在同样的烧结工艺条件下,脱β层的厚度随着钴含量的增加而增大,随Ti(C,N)含量的增加而减小.     

使用铝电极的BaPbO3陶瓷的PTCR效应

为了研究开发具有低电阻率和正电阻温度系数(PTCR)的高居里点陶瓷材料，以BaCO3和PbO为原料制备了一组La掺杂的陶瓷材料．实验发现，烧结的陶瓷样品在室温下具有极低的电阻率，且呈现出和金属导体一样的电导体特征；使用铝电极的BaPbO，基陶瓷体表现出PTCR特性，并且这种特性可以通过调整掺杂物的量进行改善．利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对陶瓷的微观结构进行了表征．微观结构分析表明，一薄层的烧结陶瓷表层为具有金属性质的正交结构BaPbO，纳米相，并由此使其表现出极低的电阻率；具有PTCR特性的陶瓷体内部是由具有畴结构的铁电相组成，所以除去烧结陶瓷表层后，喷镀铝电极的陶瓷体表现出正电阻温度效应．