氧化铝基纳米复相陶瓷型芯制备与性能研究

在刚玉粉料中添加纳米二氧化硅,利用原位合成方法制备了氧化铝基复合陶瓷型芯,讨论了纳米二氧化硅含量以及烧结制度对氧化铝基复合陶瓷型芯烧结温度、室温强度、高温蠕变等性能的影响.结果表明:SiO2纳米粉的加入,使陶芯材料致密度增加,从而使陶芯烧结温度降低,陶芯室温强度大幅度提高;随着SiO2含量加大,线收缩率和相对密度增加,...     

烧结温度和粒度分布对多孔氧化硅陶瓷型芯材料性能的影响

采用热压注法制备了纯氧化硅多孔陶瓷型芯材料样品, 研究了烧结温度和陶瓷粉末粒度分布对陶瓷材料烧结后的组织和性能的影响. 结果表明, 随着烧结温度的升高, 样品的气孔率逐步降低, 室温和高温抗弯强度均相应提高. 当烧结温度为1 200°C时, 烧结收缩率为2.75%, 气孔率为24.69%, 室温抗弯强度达到25.3 MPa, 高温抗弯强度达到44.23 MPa; 当烧结温度超过1 200°C时, 室温和高温抗弯强度均明显降低, 而收缩率和气孔率变化不明显. 通过样品断口形貌和相应物相分析发现, 不同烧结温度下样品致密度和方石英含量的不同是造成陶瓷型芯室温和高温抗弯强度变化的主要原因, 而粒度分布能够显著影响型芯材料的气孔率、收缩率和抗弯强度. 在本实验中, 具有如下粒度分布的型芯材料的综合性能最佳: 10 μm以下约为25.33%, 10∽30 μm约为38.16%, 30∽50 μm约为28.74%, 50 μm以上约为7.77%, 最大粒径不超过95 μm.     

多层壁陶瓷型芯内腔熔芯的制备及性能研究

采用预制夹芯法制备多层壁陶瓷型芯因具有工艺简便、成型精度高等优点受到关注.笔者以聚乙二醇(PEG)为增塑剂,石墨、石英玻璃粉为填料,制备了可熔夹芯;通过二次注射成型制备了多层壁陶瓷型芯坯体,实现了熔芯/型芯的一体脱脂.研究了聚乙二醇分子量对熔芯浆料及制备坯体性能的影响,结果表明:当PEG分子量不超过2000时,增塑剂分子量对熔芯性能的影响较小,随着PEG分子量继续增加,坯体内缺陷增加导致性能变差;采用PEG2000制备的熔芯坯体具有最佳的综合性能,其抗弯强度、高温变形量和表面粗糙度分别为13.0 MPa、2.94 mm和1.18μm.研究了熔芯/型芯的一体化脱脂行为,经过脱脂和烧结,熔芯被完全烧蚀,形成了陶瓷型芯的空腔结构,且熔芯脱除对陶瓷型芯的结构完整性和精度未产生不良影响.陶瓷型芯制件的尺寸公差不超过±0.15 mm,空心内腔表面粗糙度为1.81μm,满足高温浇铸对陶瓷型芯尺寸精度的要求.     

废弃熔融石英玻璃高温晶化为方石英的过程研究

高纯熔融石英玻璃当前被广泛应用于高新产业中,但是在使用过程中,由于析晶、软化变形等情况导致高纯熔融石英玻璃产品不能继续使用．本文在对废弃熔融石英玻璃的物相、杂质、气泡等分析的基础上,采用高温物相转化将废弃熔融石英玻璃转化为方石英,讨论了煅烧温度、保温时间、粒径三个影响因素,通过Jade软件计算了高温物相转化产物的晶相含量占比．结果表明,废弃熔融石英玻璃经过高温焙烧处理后转化为方石英相,并且方石英的含量主要受煅烧温度、保温时间和颗粒粒径的影响,随着煅烧温度升高和保温时间的延长,颗粒粒径越小,方石英的含量也逐渐增加．从1230℃开始,废弃熔融石英玻璃开始成核结晶,在1480℃进入一个快速结晶期,在1500℃可完全转化为方石英相．     

陶瓷型芯在航空发动机叶片生产中的应用与发展

使用陶瓷型芯是形成航空发动机叶片复杂内腔的唯一手段,结合航空发动机高效气冷叶片叶片的发展,介绍了目前叶片生产中使用的石英玻璃基、氧化铝基、氧化镁基及纳米复合陶瓷4种陶瓷型芯材料制备工艺与性能特点, 并对陶瓷型芯技术发展的主要问题进行了讨论.     

添加熔融石英提高粘土质浇注料抗热震性的研究

通过在焦炉炉门用粘土质浇注料中添加熔融石英颗粒替代相同粒度的粘土颗粒试验,研究了熔融石英添加量对粘土质浇注料性能的影响,探讨了熔融石英的热性能及其析晶性.结果表明,由于低膨胀系数熔融石英的添加,不仅降低了材料的热膨胀系数,而且因熔融石英颗粒与基质相热膨胀系数的差异在热震过程中产生了大量微裂纹,由于热膨胀系数的降低和微裂纹增韧双重作用,使得浇注料的热震稳定性明显提高;同时,添加熔融石英后粘土浇注料体积密度和显气孔率减小,因而一定程度上提高了抗热震性;但浇注料的烘后及烧后抗折强度随熔融石英添加量的增大而降低.熔融石英的添加量以8%～16%为宜.     

粉煤灰对矿渣棉用调质高炉渣析晶性能的影响

为了探究粉煤灰添加量对高炉渣基矿渣棉制备过程中调质高炉熔渣析晶性能的影响,利用Factsage热力学软件模拟了不同粉煤灰添加量时调质高炉熔渣渣降温过程中的理论析晶温度和析晶种类及含量,并利用XRD、SEM、熔渣结晶性能测定装置定性分析了不同粉煤灰添加量调质高炉熔渣的析晶行为。结果表明：调质高炉熔渣理论析晶温度随粉煤灰添加量的增加逐渐降低;当粉煤灰添加量高于15%后,调质高熔渣温度降至1000℃时仍为玻璃相,未发生析晶,此时熔渣析晶不再是矿渣棉成型的限制环节;基于调质高炉熔渣成纤过程的实际工况,XRD分析结果更具有参考性。     

玻璃组成对CaO-Al2O3-SiO2系玻璃烧结、晶化和性能的影响

采用烧结法制备以钙长石为主晶相的微晶玻璃.采用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和性能测试研究玻璃组成对玻璃的烧结、晶化特性和性能的影响.结果表明:随着CaO含量的增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度逐渐降低,而且析晶放热峰变得尖锐;增加氧化钙降低玻璃的析晶活化能,有利于玻璃的析晶;随着SiO2量的增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度移向高温,使玻璃的析晶困难;玻璃样品的烧结温度随CaO含量的增加而降低, 但过多的CaO促进硅酸钙的析出,增加样品的介电常数和热膨胀系数;增加SiO2能够降低微晶玻璃样品的热膨胀系数,改善其介电性能;所制备的微晶玻璃具有相对密度高(≥98.3%),介电常数适中(6.9～7.5),介电损耗低(≤0.1%),热膨胀系数低(3.8×10-6～4.5×10-6 /℃),烧结温度(900～1 000 ℃)低,及介电常数温度稳定性低(66×10-6～113×10-6 /℃).     

不同结合剂对熔融石英窑具性能与析晶结构的影响

主要对熔融石英结构、不同结合剂结合的窑具性能和高温析晶结构进行研究．通过不同结合剂含量的性能比较,确定最佳配方（高铝结合剂最佳含量为３０％,粘土结合剂最佳含量为２０％）,高温烧成析晶结构（α－石英,α－方石英,莫来石）及其含量．     

K_2O对Li_2O-SiO_2系微晶玻璃低温共烧陶瓷的影响

采用烧结法制备了Li2O-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过热膨胀系数、DTA、XRD、影像式烧结点试验仪、SEM、体积电阻率等方法,研究了K2O含量对玻璃热力学性质、析晶行为、烧结性能、形貌和电学性能的影响。结果表明:用K2O取代Li2O,可降低玻璃转变温度,减弱析晶倾向,提高热膨胀系数和析晶活化能;K2O有助于玻璃粉体烧结致密,可以控制微晶玻璃晶相组成和含量。电学性能研究结果表明,K2O可显著提高微晶玻璃的电学性能。     

石英质捣打料的烧结性能研究

以大容量中频炉用石英质捣打料为对象,研究在不同烧结温度、添加不同含量促烧剂条件下烧结捣打料的性能。结果表明,石英平均晶粒度为550μm;α-磷石英向α-方石英的相变温度约为1 250℃;随着促烧剂含量的增加,1 100℃烧结试样的线变化率总体呈增大趋势,1 600℃烧结试样的线变化率先增大后减小,试样的显气孔率总体呈降低趋势,捣打料的耐压强度均随促烧剂含量的增加而逐渐增大;促烧剂对捣打料中温烧结强度影响明显,其高温烧结则主要依赖于石英粉体。     

Si_3N_4－MgO－CeO_2陶瓷烧结过程中MgO的自动析晶

作者首次发现了Ｓｉ３Ｎ４－ＭｇＯ－ＣｅＯ２系陶瓷在烧结过程中玻璃相自动析晶这一独特现象．对于Ｓｉ３Ｎ４－ＭｇＯ－ＣｅＯ２系陶瓷在１４５０℃，ＭｇＯ－ＣｅＯ２就会与Ｓｉ３Ｎ４颗粒表面的ＳｉＯ２反应形成硅酸盐液相，冷却后则成为玻璃相保留在烧结体中；当烧结温度高于１５５０℃时，作者发现，ＣｅＯ２仍留在玻璃相中，但ＭｇＯ会自动析晶出来，其结果是大大减少了烧结体中严重影响其高温性能的玻璃相的含量，对于提高烧结氮化硅陶瓷的高温性能有重要作用     

耐磨性金属基陶瓷涂层的制备及其高温抗氧化性能

以磷酸二氢铝黏结剂与陶瓷骨料(氧化铝,硅酸锆,氧化锆)结合,制备出高温抗氧化耐磨损的金属基陶瓷涂层.对影响涂层耐磨性能的因素进行了研究,实验得到最优的耐磨金属基陶瓷涂层工艺:硅酸锆微粉和骨料添加量分别为陶瓷涂层总质量的21%和35%,无机黏结剂中Al/P比在1.3∶3~1.4∶3之间,骨料粒度中粗颗粒所占质量比为40%.对最佳工艺下的金属基陶瓷涂层进行抗氧化性能研究,涂覆金属基陶瓷涂层的金属的氧化增量比未涂覆的金属的氧化增量降低74%,具有很强的抗氧化性能.     

氧化铋对低温燃烧合成堇青石粉相变和烧结性能的影响

为研究Bi2O3在堇青石基微晶玻璃烧结过程中的作用及其添加量对微晶玻璃相转变和烧结性能的影响,以硅酸、硝酸铝、硝酸镁为原料,尿素为燃料,用低温燃烧法制备了具有不同Bi2O3含量的堇青石基微晶玻璃,并对其进行了X射线衍射分析、显微分析和能谱分析.结果表明:添加Bi2O3能明显促进μ-堇青石向α-堇青石的相转变或促进α-堇青石相直接析晶,降低α-堇青石相的析出温度(由1 050℃降至900℃),有效促进微晶玻璃的烧结致密化;Bi2O3的添加量以质量分数5%左右为宜.此外,介绍了一种简便快捷地制备堇青石基微晶玻璃的新方法.     

纳米Al2O3粉添加对氧化铝陶瓷烧结行为的研究

研究了纳米Al2O3粉添加对粗晶氧化铝陶瓷烧结行为,如体积密度、吸水率、气孔率、线收缩率的影响.结果表明:纳米Al2O3粉加入可以提高氧化铝陶瓷烧结活性,降低烧结温度,线收缩率随烧结温度提高和纳米Al2O3粉含量增加呈上升趋势.当纳米Al2O3粉加入量达到40%时,氧化铝陶瓷可以在1550℃以下烧结致密.     

K2O-MgO-SiO2-Al2O3-B2O3-F玻璃陶瓷的烧结析晶

利用弯曲试验、X射线衍射分析和扫描电镜等手段,研究了烧结K2O-MgO-SiO2-Al2O3-B2O3-F玻璃陶瓷时烧结温度对材料密度、抗弯强度及析晶性能的影响.研究结果表明:在低温区(900℃)烧结时,玻璃陶瓷析晶少,密度和抗弯强度低;随烧结温度提高,烧结体密度、抗弯强度、析晶率不断提高,在1050℃时均达到最大值(密度约为2 39g/cm3,抗弯强度约为80MPa);温度继续升高到1100℃时,密度、抗弯强度和析晶率都有所降低.     

CeO_2对堇青石陶瓷的相组成和性能的影响

为了获得堇青石含量高且具有一定孔隙率的堇青石质耐火材料 ,用 X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪等手段研究了由氧化物粉末 (Mg O、Al2 O3 和 Si O2 )制备堇青石陶瓷时 ,添加 Ce O2 对堇青石陶瓷相组成和性能的影响 ,分析了 Ce O2 在烧结过程中的作用机理。试验表明 ,在 1370℃烧结 3h,该陶瓷由堇青石和孤立分布的玻璃相组成。随 Ce O2含量增加 ,陶瓷的致密度、弯曲强度和热膨胀系数逐渐升高。适量添加 Ce O2 (质量分数为 0 .0 2～ 0 .0 4) ,显著降低中间相(方石英、尖晶石 )的含量。Ce O2 的作用主要与改变 Si4+、Al3 +和 Mg2 +离子的扩散有关。这种工艺特别适用于制造窑具、高温气体过滤器等部件     

石英玻璃的高温介电特性研究

基于克劳休斯-莫索缔方程和德拜理论,建立了石英玻璃的介电模型,分析了石英玻璃的高温介电及损耗性质.本文讨论了高温下析晶行为对石英玻璃介电常数的影响,并着重分析了石英玻璃介电损耗的来源,指出了在高温下石英玻璃的损耗主要是电导损耗,并得出了石英玻璃介电损耗的温度特性.     

钢渣基高碱度微晶玻璃的一步法制备及工艺参数研究

为了提高微晶玻璃原料中高钙冶金渣的掺量,需要制备出碱度更高的微晶玻璃. 本文采用一步法,以钢渣为主要原料,制备碱度( CaO与SiO2的质量比)为0. 9的钢渣基高碱度微晶玻璃. 通过X射线衍射分析、扫描电镜和性能测试等手段,研究热处理条件对微晶玻璃微观形貌及线收缩率、体积密度和抗折强度等性能的影响规律. 研究表明,高碱度微晶玻璃适合采用一步法制备工艺,当在1100℃保温120 min时,微晶玻璃烧结过程基本完成,此时获得最大体积密度2. 4 g·cm-3 ,最高抗折强度56. 4 MPa. 微晶玻璃的主晶相为钙铝黄长石,副晶相为辉石. 基础玻璃颗粒在升温过程中完成了成核和析晶过程,而在保温过程中主要进行的是基础玻璃颗粒的烧结致密化和晶体的进一步发育. 升温至1100℃保温30 min,微晶玻璃的抗折强度超过45 MPa,微晶玻璃内部晶体呈方柱状交织排列并构成晶体骨架分布在残余的玻璃基体中;随着保温时间的增加,微晶玻璃的线性烧结收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增大,而晶相的含量基本保持不变,晶体逐渐由球形颗粒状和短柱状发育为长柱状. 晶体的形状以及与残余玻璃相构成的整体致密结构是导致高碱度微晶玻璃力学性能提高的主要因素.     

25Ni-15Cr-2Ti-Al型铁基合金中的硅和G相

在25Ni-15Cr-2Ti-Al型铁基高温合金中,硅含量的提高不仅影响合金的持久性能及高温拉伸性能,特别使室温冲击性能强烈降低。 当合金中硅含量超过0.3％时,将形成Ni_(13)Ti_5Si_7型的G相,硅含量的继续提高,会使合金的有效强化相γ′的析出量降低,并在长时时效过程中促成σ相的形成,进一步导致合金的室温脆化。