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．     

Si3N4的结构状态对放电等离子烧结制备Sialon陶瓷的影响

以纳米非晶-Si3N4、微米α-Si3N4、微米AlN、纳米Al2O3和纳米Y2O3为初始原料,采用放电等离子烧结工艺制备了Sialon陶瓷。通过调整配方中Si3N4对应原料的种类,研究了不同结构的Si3N4对合成Sialon陶瓷的影响。通过XRD和SEM对试样的物相和显微结构进行了表征,同时测试了试样的体积密度、抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度。实验结果表明,配方中的Si3N4全部采用α-Si3N4,经SPS烧结后可获得α/β-Sialon陶瓷,当用纳米非晶-Si3N4逐步替换α-Si3N4时,所合成的Sialon陶瓷中的α-Sialon晶相的相对含量减少;当全部采用纳米非晶-Si3N4时,则试样中仅含有β-Sialon相。     

复相α/β-Sialon的合成及其烧结研究

通过-αSialon原料中加入Si,Al,Al2O3,在流动N2气氛中烧结,生成复相α/-βSialon材料.运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对不同烧结温度试样的晶型、微观形貌进行了表征.主要探讨了不同的烧结温度对试样的耐压强度和体积密度的影响.结果表明:1 500℃材料烧结时,能制备出致密、耐压强度高的复相α/-βSialon材料.     

Sialon/SiC复相材料的组织与性能

研究了利用粘土、SiC为主要原料,直接合成的Sialon/SiC复相耐火材料的相组成和显微组织,并研究了材料中Sialon含量对复相材料的密度、抗折强度、耐压强度和热震稳定性的影响·结果表明,复相材料的抗折强度和耐压强度均随Sialon相含量的增加而增加,最大抗折强度为876MPa,最大耐压强度为193MPa;材料的体积密度随材料中Al2O3残余相含量的增加而增加,材料的最大体积密度为265g/cm3;材料的热震稳定性随Sialon相含量的增加而下降;材料的显微组织为Sialon和Al2O3形成的连续基质相包裹着SiC颗粒的显微复合组织·     

浸渗反应技术制备AlN基复合材料

在1450℃、N2气氛中备出Si3N4多孔陶瓷预制体，然后采用两步法制备AlN基复合材料：第一步将熔融Al-10Si-5Mg合金分别在850℃和950℃的温度下，采用无压渗透技术渗透到预制体中形成陶瓷／金属复合材料；第二步对所得复合材料分别在1200℃和1300℃进行热处理，扫描电镜和X射线衍射分析结果表明：Al／Si3N4在850℃和950℃渗透期间已开始反应，只要有Si3N4存在，热处理对于消耗自由Al生成AlN和Si十分有效。     

Sialon相的Z值对Sialon/刚玉复合材料组织和性能的影响

研究了一步工艺合成Sialon/刚玉复合材料中Sialon相Z值的控制,以及SialonZ值对Sialon/刚玉复合材料的机械强度、抗热震性、抗化学侵蚀性、抗氧化性和显微组织的影响规律·结果表明:Sialon/刚玉复合材料随着材料中Sialon相Z值的升高,材料的强度降低,热震稳定性下降,抗氧化性提高,抗化学侵蚀性得到显著改善,Sialon柱状晶体尺寸增大;Sialon相Z值选择在3时该材料能够获得优良的抗氧化性和抗侵蚀性并均衡得到适宜的强度和热震稳定性·     

AlN和Al2O3纳米颗粒增强铜基复合材料

用粉末冶金法制备了Cu/AlN和Cu/Al2O3两种复合材料,研究了两种纳米颗粒含量对复合材料性能的影响和复合材料的软化温度,并探讨了相关机理,比较了AlN和Al2O3纳米颗粒的增强效果.结果表明,在烧结过程中,弥散分布在铜基体中的AlN和Al2O3纳米颗粒细化了晶粒;随着复合材料中AlN和Al2O3质量分数的增加,材料的密度和导电性都呈下降趋势,而硬度出现极大值;两种复合材料的软化温度均达到700℃,远远高于纯铜的软化温度(150℃),从而提高了材料的热稳定性;综合各种因素考虑,AlN纳米颗粒对铜基体的增强效果要优于Al2O3纳米颗粒.     

Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的制备及其力学性能

以Al和B2O3为原料,采用高频感应加热方法制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体,然后在N2保护下1600℃热压烧结2h制备出Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术分别表征了Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉的相和形貌以及Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的相和断口形貌。采用三点弯曲法和压痕法分别测试了Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明：由于室温下Al-B2O3体系的绝热温度大于1800K,因此可以采用高频感应加热方法点燃Al-B2O3体系,并制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体;Al2O3相和AlB12相是分别通过液-液反应机制和液-固反应机制生成;Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为549.48MPa和5.96MPa·m1/2,分别比纯Al2O3陶瓷的350MPa和4MPa·m1/2高56.99%和49%,这可能是原位反应生成的细小AlN颗粒增强增韧了Al2O3基陶瓷。     

细晶Si3N4/Al2O3复合陶瓷

用热压法制备了 Si3N4 / Al2 O3细晶复合陶瓷 ,研究了热压过程中出现的氧化、致密性、相变等现象 ,讨论了热压温度对材料的力学性能及相组成的影响。结果表明 ,热压 Si3N4 / Al2 O3复合陶瓷需在氮气保护下进行 ,热压温度保持在 130 0℃左右为佳 ,热压温度越高 ,致密度下降 ,晶粒明显粗化 ,力学性能下降 ,其下降原因与较高温度下莫来石的形成有关     

Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织与热导率的影响

研究了Al-8Mg基体中添加Si对无压浸渗SiCp/Al复合材料显微组织和热导率的影响.结果表明,Si能够改善Al与SiC的润湿性,减少复合材料孔隙度,抑制界面反应,提高相对密度.不含Si时,Al与SiC界面反应严重,并且润湿性较差,导致复合材料的热导率和相对密度较低;当基体中添加质量分数12%的Si时,界面反应受到完全抑制,热导率取得最大值;进一步提高基体中Si含量,由于铝基体的热导率随Si含量的增加而降低,导致复合材料的热导率也随之降低.     

配料组成对富硼渣合成(Ca;Mg)α′-Sialon/BN陶瓷粉体的影响

以富硼渣为主要原料,采用碳热还原氮化法合成了组分为(Ca,Mg)xSi12-3xAl3xOxN16-x(x=0.3,0.6,1.0,1.4和1.8)的(Ca,Mg) α′-Sialon/BN陶瓷粉体.利用XRD,SEM和EDX检测手段研究了x值对合成产物相组成和显微形貌的影响.结果表明:α′-Sialon含量随着x值的增大逐渐增加,当x=1.4时,α′-Sialon含量达到最大值.继续增大x值,产物中α′-Sialon减少,而Al N增多,并出现一定量的15R(Si Al4O2N4).当x≥1.4时,α′-Sialon晶粒为长柱状.     

羟基磷灰石/钛网状复合材料的制备及其性能

以Ca(OH)2和H3PO4为反应物,通过溶胶-凝胶法制备了羟基磷灰石(HA)粉体;用机械混合法制备了TiH2包覆HA的粉体;用热压法制备了纯HA陶瓷材料及HA/Ti复合材料.XRD相分析结果表明:通过溶胶-凝胶法制备的HA粉体,经过900℃煅烧2 h后,粉体的主晶相为HA,有少量的CaO;HA/TiH2包覆粉末经1 050℃热压后,复合材料中的主要相是HA和Ti,同时出现了Ca2P2O7和Ca3(PO4)2相.1 050℃热压的HA/25%Ti(体积分数)复合材料的断裂韧性为2.4 MPa.m-1/2,抗弯强度为54 MPa,均高于纯HA材料.显微组织的观察表明金属钛在材料中呈网状分布,网状...     

原料组成和氩气流量对铁尾矿合成SiC粉末的影响

利用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究了原料组成和氩气流量对铁尾矿合成SiC粉末相组成和显微结构的影响.研究结果表明产物中主晶相为β-SiC,杂质相主要是FexSiy,其中SiC多以柱状形式存在.随着n(C)∶n(SiO2)的增加,产物中SiC的相对含量逐渐增大.在n(C)∶n(SiO2)为4时,SiC的相对含量达最大值(82%左右),随后SiC的相对含量随着其增大而减小.产物中SiC的相对含量随着氩气流量的增加而降低.     

共沉淀法原位合成TiB_2/B_4C陶瓷复合粉体

采用共沉淀技术,以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料原位合成了TiB2/B4C陶瓷复合粉体.利用TEM研究了溶液的pH值和氨水滴定速度对Ti(OH)4包覆B4C效果的影响,利用X射线衍射仪研究了合成温度对陶瓷复合粉体物相的影响,并分析了TiB2/B4C陶瓷复合粉体的合成热力学.实验结果表明:当溶液的pH值为5,氨水的滴定速度为2 mL/min时,Ti(OH)4包覆B4C效果最佳,当合成温度高于1 350℃时,可以合成出TiB2/B4C陶瓷复合粉体.     

淀粉还原氢化钛制备Ti(C;N)纳米粉

研究了用淀粉还原氢化钛制备碳氮化钛纳米粉的工艺及反应机理·结果表明 ,在实验范围内 ,降低合成温度 ,缩短保温时间或提高氮气流量有利于形成氮含量高的碳氮化钛粉末·通过控制合成温度和保温时间 ,可以控制Ti(C1-xNx)中的碳氮比 ,得到不同x值的碳氮化钛粉末·在 1 75 0℃ ,保温 2h,氮气流量为 5L/min条件下 ,可获得颗粒尺寸为 40～ 80nm的单相Ti(C0 .5N0 .5)粉末·     

高石墨铜基复合自润滑材料的组织结构与性能

以Cu-Ni粉末为基体,添加定量的W,SiC,Y2O3和MoS2相,以粉末冶金方法制备石墨质量分数分别为3%,3.5%,4%,4.5%和5%的高石墨含量铜基复合自润滑材料.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、共聚焦成像仪和摩擦试验机对样品的组织结构和性能进行分析.结果表明:材料的最佳烧结温度为910℃,烧结时间为4 h;材料的组织由铜的α固溶体,Cu0.8Ni0.19,WMoS2,SiC和石墨等组成.力学性能随着石墨含量的增加而降低,但自润滑效果比较好.在保证材料基体具有高力学性能的基础上,提高材料中固体润滑相的含量,是制备高耐磨自润滑材料的关键因素.     

新型铜基自润滑材料的制备

实验设计以Cu-Ni-Sn-Pb雾化合金粉末为基体,添加钨、纳米Al2O3强化相,以二硫化钼和1.5%,2.0%,2.5%,3%,4%不同质量分数石墨作为固体润滑相组成新的复合材料体系,利用粉末冶金技术制备一种新型铜基自润滑材料.应用数码显微镜、X射线衍射和显微硬度仪等分析技术,对实验样品的制备工艺、组织结构和性能进行了研究.结果表明:优化的烧结工艺为温度880~900℃,烧结时间3 h;随着石墨增加使得样品的硬度和强度降低;2%石墨铜基自润滑材料的密度为6.41 g/cm3,硬度为38 HV,可以初步满足低速运转条件下机械自润滑零件的应用.     

Al-Zn-Cu三元系Al-Zn侧相平衡成分的测定

采用扩散偶电子探针微区分析技术,对Al Zn Cu三元系相图的低Cu区三个固溶体相的相平衡关系及相平衡成分进行了研究·结果发现,在320℃时Cu的加入使得α1/α2,α2/β相平衡时的α1和α2中的Zn含量都降低·在260℃时,添加少量的Cu使得α/β平衡时α中的Zn含量增加·Cu在α1/α2,α2/β和α/β三种相平衡时的分配都不对称,即Cu在后者中的含量远大于前者·这意味着在320℃时Cu的加入使得α1/α1+α2相边界向富Al角趋近;在260℃时Cu的加入使得α/α+β相边界向Zn含量增加的方向偏移·     

低温固相反应合成NiFe2O4尖晶石纳米粉

以FeSO4.7H2O,NiSO4.6H2O和NaOH为原料,NaCl为分散剂,在室温下充分研磨反应制备前驱体,然后将前驱体进行煅烧得到NiFe2O4尖晶石纳米粉.重点研究了分散剂含量、煅烧温度和保温时间对粉体粒度和形貌的影响.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得产物进行表征.结果表明:添加20%(质量分数)NaCl制得的前驱体在800℃下煅烧1.5h得到的纳米粉分布均匀,颗粒呈球形并且晶型完整单一,平均粒径约为75nm.     

溶胶-凝胶法快速制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_y超导体粉末

采用络合物型溶胶-凝胶法,快速制备了高纯度的Bi2Sr2CaCu2Oy(Bi-2212)超导体粉末.以金属硝酸盐为反应物,以乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂制备了一次凝胶,并在此基础上进一步加热制备了二次凝胶.将自发燃烧后的一次凝胶和二次凝胶在850℃下烧结10 h.X射线衍射分析结果表明,上述两种工艺均能够获得Bi-2212相,但二次凝胶工艺更有利于Bi-2212超导单相的形成.