以超重力熔铸新技术制备Al2O3陶瓷材料

通过对燃烧合成技术与超重力技术的集成,发展了一种完全不同于粉末烧结技术的Al2O3陶瓷的非平衡制备新技术;首先通过超重力场中的燃烧合成反应产生了由陶瓷-金属熔体组成的超高温混合熔体,随后在超重力场中利用金属、陶瓷、气孔三相的密度差实现其快速、彻底的分离.在超重力系数G≥200的超重力场中所制备的陶瓷块体的相组成为单相α-Al2O3;随着超重力系数G的增加Al2O3陶瓷的密度增大,最大密度达到3.89g/cm3;所制备的多晶Al2O3陶瓷中晶粒的(hkO)晶面沿所施加的超重力场方向表现出明显的织构化特征.     

高技术陶瓷的微波快速烧结研究

介绍了一种用于制备高技术陶瓷的新型烧结技术——微波烧结。通过微波烧结腔合理设计,保温结构布置与负载阻抗匹配,对氧化锆增韧氧化铝(ZTA),四方相多晶氧化锆(TZP)和氮化硅(Si_3N_4)陶瓷实现了快速烧结,并达到较高致密度。扫描电镜,X射线衍射分析和力学性能测试结果表明,与常规烧结方法相比,微波烧结不但可显著缩短烧结时间,并可获得晶粒细小均匀的陶瓷显微结构。     

钇铝石榴石激光陶瓷制备的研究进展

由于钇铝石榴石激光陶瓷具有优异的激光性能,是钇铝石榴石激光晶体理想的替代材料.近年来,钇铝石榴石激光陶瓷的制备研究获得了很大的进展.作者综述了钇铝石榴石激光陶瓷制备的研究进展,着重评述了其粉体的制备技术.     

先进陶瓷的精密注射成型

讨论了陶瓷粉末注射成型制备精密陶瓷部件这一新技术及其国内外发展状况.先进陶瓷精密注射成型的科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术,它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起.该技术突出的优点有:①可净近成型各种复杂形状的陶瓷零部件,使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工,从而减少昂贵的陶瓷成本;②成型制品具有极高的尺寸精度和表面光洁度;③可实现微成型(M icro In jection Mold ing),制备μm~mm范围内的微型陶瓷零件;④成型过程机械化和自动化程度高,重复性好,便于规模化低成本生产.该技术已用于陶瓷发动机、通讯产业中光纤连接器陶瓷插芯(Ferru le)、计算机工业中光盘和磁盘驱动用陶瓷轴承和生物医学用陶瓷制品等精密陶瓷件的制造.随着微注射成型新技术的发展,微型陶瓷部件将应用于环境要求苛刻、结构复杂的MEMS系统.     

织构化(Na1/2Bi1/2)TiO3-BaTiO3无铅压电陶瓷晶粒定向生长机制

以熔盐法合成的片状SrTiO3晶粒为模板,利用模板晶粒生长(TGG)技术制备晶粒沿[001]方向为取向的0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3(简写为BNBT6)无铅压电陶瓷,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对陶瓷试样进行表征,采用透射电子显微镜(TEM)观察SrTiO3与BNBT6基体界面的微观结构.结果表明,BNBT6陶瓷晶粒定向生长过程分为2个阶段:首先是异质外延生长阶段,即在片状模板晶粒的诱导下,BNBT6基体粉体在SrTiO3模板晶粒表面外延生长,形成与模板取向完全一致的单晶生长层的过程;其次是同质外延生长阶段,即单晶生长层生成后吞噬BNBT6基体粉体逐步生长得到各向异性的高取向BNBT6陶瓷的过程.     

(1-x)PST-xPZT弛豫铁电陶瓷的介电与压电性能研究

以普通氧化物烧结方法(一步法)和先驱体法(两步法),在1200℃～1350℃的温度下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPb(Zr0.52Ti0.48)O3(以下简称PSTZT)弛豫铁电陶瓷.实验发现在所有掺杂成分中,各种烧结温度都得到了钙钛矿含量很高(几乎100%)的PSTZT陶瓷样品.SEM分析表明,PSTZT陶瓷晶体颗粒饱满、晶界明显,形状比较有规则;从介电性能和压电性能分析可以看出,两种工艺制备的PSTZT陶瓷样品的电学性能没有明显的区别.     

高熵陶瓷的制备与应用

高熵陶瓷作为一种先进陶瓷材料,因其具有较大的构型熵和独特的晶格结构,近年来成为研究热点。相比于最早提出的高熵合金,高熵陶瓷由于其微观结构的不同,在无序构型中具有了更高的熵稳定性。本文从阐述高熵陶瓷的定义开始,概述了近年来不同体系高熵陶瓷的物理化学特性;总结了不同形态高熵陶瓷的合成路径,对高熵陶瓷在力学性能、低导热性、热电性以及催化作用等特性方面的广泛应用进行了整理归纳;展望了未来高熵陶瓷材料的开发思路。     

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。     

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。     

以超重力熔铸新技术制备Al2O3陶瓷材料

通过对燃烧合成技术与超重力技术的集成,发展了一种完全不同于粉末烧结技术的Al2O3陶瓷的非平衡制备新技术;首先通过超重力场中的燃烧合成反应产生了由陶瓷-金属熔体组成的超高温混合熔体,随后在超重力场中利用金属、陶瓷、气孔三相的密度差实现其快速、彻底的分离．在超重力系数G≥200的超重力场中所制备的陶瓷块体的相组成为单相α—Al2O3;随着超重力系数G的增加Al2O3陶瓷的密度增大,最大密度达到3．89g／cm3;所制备的多晶Al2O3陶瓷中晶粒的（hkO）晶面沿所施加的超重力场方向表现出明显的织构化特征．     

自蔓延高温合成Al2O3-TiB2多孔陶瓷

自蔓延高温合成(SHs)是制备多孔陶瓷的一种新兴方法,在SHS技术的基础上结合传统制备方法中的发泡技术,在原料中添加只有在高温条件下才能分解,并全部转化为气体的发泡剂,制备出了Al2O3-TiB:多孔陶瓷,并使用XRD进行了晶体结构分析.宏观和SEM观察测得Al2O3-TiB2多孔陶瓷具有毫米级和微米级的孔梯度,用阿基米德法测得其孔隙率为65.1%.热力学分析得到绝热燃烧温度为2 646 K.     

(1-x)BiScO_3-xPbTiO_3铁电陶瓷的制备与微结构性能研究

用氧化物合成法制备了0.36BiScO3-0.64PbTi O3(BSPT)铁电陶瓷.采用XRD和SEM等分析技术,研究了BSPT陶瓷的结构特点和微观形貌,测试了BSPT陶瓷的介电、压电性能.实验结果表明,利用氧化物合成法可以合成钙钛矿结构的BSPT陶瓷,其钙钛矿相含量最高可达92%以上.SEM分析表明,在1150～1180℃温度范围内烧结得到的BSPT陶瓷晶粒饱满、晶界清晰.BSPT陶瓷随烧结温度的升高,机械品质因数Qm明显增大.     

羟基磷灰石陶瓷诱导成骨细胞的研究

通过定量检测在羟基磷灰石(HA)表面生长的成骨细胞骨涎蛋白和骨钙蛋白的表达,研究了羟基磷灰石陶瓷对成骨细胞的影响．研究结果表明,随着成骨细胞培养时间的延长,在羟基磷灰石表面生长的成骨细胞骨钙蛋白和骨涎蛋白的表达量相对于对照组有显著增加．由于骨钙蛋白和骨涎蛋白是成骨细胞分化晚期高度表达的两种标志性蛋白质,因此其表达量的显著提高意味着羟基磷灰石陶瓷可以诱导成骨细胞的成熟。这一结果可进一步为理解HA陶瓷的生物相容性和生物活性提供分子生物学依据。     

工程陶瓷破坏与增韧的声发射研究

针对陶瓷材料在受载破坏过程中会产生大量的声发射信号的问题,应用声发射(AE)研究了95%氧化铝(Al₂O₃)陶瓷和15%氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷压缩加载下的破坏过程. 通过时域抽取快速傅里叶变换(DIT-FFT)技术给出了陶瓷破坏过程的频谱图. 实验分析了两种陶瓷的声发射波形图、频谱图、撞击数和信号幅值,研究结果表明,声发射方法可以更直观地描述增韧效果,颗粒增韧陶瓷断裂时产生的声发射信号具有更高的幅值和更低的频率.     

钼钨纳米合金膜的制备及其微结构研究

利用羰基金属气相沉积方法，在Al2O3陶瓷基片上，以Mo(CO)6 W(CO)6为源，制备了Mo-W纳米合金晶膜.采用XRD和SEM技术，并与相同条件制备的Mo膜比较，研究了Mo-W合金晶膜的微结构．结果表明：该法制备的薄膜是以纳米粒子状态存在、具有超微结构的多晶膜材料．     

铝粉对可陶瓷化硅橡胶复合材料及其陶瓷体性能的影响

将不同量的铝粉和硅橡胶/硅灰石进行共混,制备出一种可陶瓷化硅橡胶复合材料,并在1000℃下将其烧结形成陶瓷体.采用万能实验机测试了材料的力学性能,采用热重分析仪(TGA)分析了复合材料的热性能,采用扫描电镜(SEM)观察陶瓷体形貌及脆断面的结构,采用X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷体的晶相变化.结果表明:与不添加铝粉的...     

陶瓷ZrO2晶粒的透射电镜研究

运用透射电子显微镜中的暗场技术,观察和研究了陶瓷ZrO2多晶试样的晶粒形貌特征。在暗场像下能清楚观察到其晶粒呈六方片状,尺寸在305nm到410nm之间。与明场像相比,暗场像中晶粒的取向衬度更加明显,暗场技术是研究和观察多晶颗粒形态和尺寸的有力工具之一。     

冷喷涂技术制备非金属材料涂层的研究进展

冷喷涂技术是热喷涂家族中一种相对新颖的涂层沉积与增材制造技术,其优点是可实现厚膜沉积,且涂层致密、氧含量低、结合力高、沉积效率高。经过近30年的发展,冷喷涂技术在制备金属材料涂层方面的相关研究日趋成熟,并在相关工业领域获得了较为广泛的应用。近年来,随着功能材料开发需求的增强,新材料、新结构和新工艺不断涌现,冷喷涂技术在非金属材料表面金属化方面的研究也受到越来越多的学者关注。在大量文献调研的基础上,总结了近年来冷喷涂技术在制备非金属材料涂层领域的相关研究进展,讨论了非金属涂层和基体(陶瓷和高分子)的相关研究成果与应用,并对冷喷涂技术在非金属材料制备领域存在的问题进行了分析和展望。     

SiC_W—ZTA陶瓷基复合材料增韧、增强机理的分析

采用国产SiC晶须(SiC_W)制备SiC_W-ZTA陶瓷基复合材料,研究了SiC晶须含量对复合材料的抗弯强度及断裂韧性的影响;并分析了晶须增韧和ZrO_2相变增韧两种机制协同作用的条件。     

纳米陶瓷的性能及制备技术

从微观结构、性能、制备技术等方面详细地介绍了纳米陶瓷的扩散及烧结、超塑性和纳米陶瓷的增韧 ,分析比较了纳米陶瓷的各种制备技术 ,指出了脉冲电流快速烧结法为纳米陶瓷的制备提供了一种新途径