氧化铝陶瓷表面金属化新方法

由于铝与氧化铝陶瓷的润湿性很差,铝与氧化铝陶瓷的连接十分困难。本文采用热浸镀铝工艺,将陶瓷插入熔融铝液中定向移动后移出,可以在陶瓷表面形成一层厚度为数微米的铝膜。在热浸镀工艺中,通过调整热浸镀炉内气氛中的氧含量,可以防止界面氧化以及降低铝液表面能。使用高分辨透射电镜观察铝膜和陶瓷的连接界面,发现界面处无非晶态氧化层,铝在氧化铝表面外延生长。研究表明,热浸镀工艺中的低氧富铝环境会导致氧化铝表面发生重构,促进了氧化铝-铝体系的润湿。

含稀土助烧剂氮化硅陶瓷的热导率、强度及电学性能

高热导率氮化硅陶瓷作为基板材料有着广泛的应用前景。如何在尽可能保持氮化硅陶瓷机械性能的前提下,提高其热导率是其实际应用的关键,而选择适当的烧结助剂是提高热导率的一个重要途径。本文研究了稀土氧化物种类及CaO、MgO烧结助剂对氮化硅陶瓷的热导率及电学和机械性能的影响,分别采用Y_2O_3-MgO,Y_2O_3-CaO,CeO_2-MgO,CeO_2-CaO,La_2O_3-MgO和La_2O_3-CaO 6种烧结助剂,采用放电等离子烧结后热处理的工艺制备氮化硅陶瓷。研究结果表明:氮化硅陶瓷的热导率随着烧结助剂稀土元素阳离子半径的增大有减小的趋势;与添加MgO助烧结相比,添加CaO助烧结不利于氮化硅柱状晶的生长,热导率及强度普遍较低,但硬度较高。采用Y_2O_3-MgO助烧剂和适当的烧结工艺,可以得到热导率高于80W/m·K、抗弯强度大于1000 MPa、体电阻率大于1×10^(13)Ω·m、介电常数小于10、介电损耗小于3×10^(-3)的氮化硅陶瓷。

添加TiC和Ti_3AlC_2对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

Ti、AI、C和TiC组成的Ti:Al:C=3:1.1:1.8(摩尔比)体系的燃烧合成实验结果表明,当在体系中未加入TiC时,得到的主要是TiC,但加入TiC后燃烧合成产物主要是Ti3AlC2,且Ti3AlC2量随TiC加入量的增加而增加,随燃烧反应体系温度的降低而增加;加入晶种Ti3AlC2有利于合成Ti3AlC2相物质.

燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的机理研究

利用淬火实验并结合XRD、SEM研究了燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理.实验结果表明,燃烧合成Ti3AlC2粉体的机理是溶解再析出机制.即先生成的TiC晶核重新溶解到Ti-Al熔体中,同时三元碳化物开始析出并发育成层状结构.反应可以分为三个阶段:A.预热阶段;B.初始反应阶段;C.溶解析出阶段.

添加TiC对燃烧合成Ti_2AlC粉体的影响

实验表明,以Ti,Al和碳黑单质粉末为反应物原料,按Ti2AlC化学计量比为原料摩尔配比,得到的燃烧产物主晶相为Ti3AlC2,而Ti2AlC的含量很少.当保持总原料各组分配比不变,加入TiC时,燃烧产物中的Ti2AlC相却变为主晶相,而Ti3A1C2和TiC相的含量急剧减少.燃烧产物Ti2AlC相的含量随添加的TiC质量分数(0-25％)的增加而增加.从动力学和热力学的角度探讨了TiC对燃烧合成Ti2AlC的影响机理.

放电等离子(SPS)快速烧结可加工陶瓷Ti_3AlC_2

利用放电等离子烧结技术研究了SHS的Ti3AlC2粉体的烧结过程.烧结温度1 450℃,压力20 MPa,真空烧结,保温5 min,可获得相对密度达98.4%的致密烧结体,HV可达3.8 GPa;烧结温度为1 500℃,则可获得完全致密的烧结体,HV可达4.2 GPa;烧结体的维氏硬度随烧结温度(1300℃～1500℃)的升高而增大;SEM分析表明,SPS技术烧结制备的Ti3AlC2陶瓷,片层大小随烧结温度的升高而增大.

不同钛碳摩尔比和铝含量对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

以Ti,Al,C和TiC粉末为原料,研究了钛碳摩尔比和Al含量对Ti-Al-C体系燃烧合成产物相组成的影响。实验表明,不同的钛碳摩尔比和Al含量变化,对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体有很大影响。当Ti/C=1或1.5时,燃烧产物主晶相是TiC,与原料中Al含量变化关系不大;Ti/C=2和Ti/C=3时,主晶相分别是Ti3AlC2和Ti2AlC,它们的衍射峰强度均分别随原料中Al含量增加而增强,当Al含量增加到一定量后,Ti3AlC2和Ti2AlC的衍射峰强度均又减弱;TiC是Ti-Al-C体系燃烧合成TiAlC相的中间产物。

Al/Al_2O_3陶瓷接合基板的制备及性能研究

在675～825℃、氮气气氛下,使用石墨模具压铸的方法制备出Al/A12O3电子陶瓷基板,利用力学拉伸试验机测试了Al和Al2O3的结合强度,界面抗拉强度>15.94MPa,使用金相显微镜、SEM等微观分析仪器研究了其界面的微观结构.

不同铝含量对Ti-Al-C系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

采用Ti、Al、C和TiC粉末为反应物原料,研究了Ti∶C=3∶2时,不同Al含量(12.3%～25.4%,atomicfraction)对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2粉体的影响。探讨了Al含量对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理。实验表明,Al含量对Ti-Al-C体系燃烧合成Ti3AlC2影响较大,Ti3AlC2的含量随Al含量(12.3%～19.4%)增加而增加,但在Al含量为20.6%～25.4%时,却随Al含量的增加而降低。

碳含量对Ti—Al—C系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

实验表明在Ti-Al-C体系中,C含量对燃烧合成Ti_3AlC_2影响很大:C含量(原子分数)较低时(22.64％—28.07％),燃烧产物主要物相为Ti_2AlC;C含量较高时(29.31％—32.79％),燃烧产物主要物相为Ti_3AlC_2.Ti_3AlC_2的燃烧合成反应温度高于Ti_2AlC的燃烧温度,Ti_3AlC_2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布。从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度,探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理。

添加TiAl对燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

采用 Ti,Al和C粉末为反应物原料,研究了添加金属间化合物TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响.从动力学和热力学的角度探讨了TiAl对燃烧合成Ti3AlC2的影响机理.实验结果表明,仅以单质粉末Ti,Al和碳黑为原料,按Ti3AlC2化学计量比配料,燃烧产物的主要物相是TiC,只能得到少量Ti3AlC2相,但在保持原料配比不变的情况下,在反应物原料中添加金属间化合物TiAl(20%～35%)(质量百分数)后,燃烧合成产物中Ti3AlC2的含量显著增加,成为燃烧产物的主要物相,而TiC的含量则显著减少.燃烧产物中Ti3AlC2的含量随添加TiAl量的增加而显著增多.

铝/氮化铝电子陶瓷基板的制备及性能的研究

在675～750℃、氮气气氛下,使用石墨模具压铸的方法将金属纯Al敷接在AlN电子陶瓷基板上,随后利用力学拉伸试验机测试了Al和AlN的结合强度,其界面抗拉强度>15.94MPa,然后使用金相显微镜、SEM等微观分析仪器研究其界面的微观结构,发现在Al/AlN界面没有任何新物质生成,金属铝晶粒直接在AlN陶瓷表面结晶长大.

燃烧温度对燃烧合成Ti_3AlC_2和Ti_2AlC的影响

以钛、铝和碳黑单质粉末为反应物原料,在保持Ti∶Al∶C=2∶1∶1(摩尔比)不变的情况下,分别添加具有稀释剂作用的TiC,燃烧产物主晶相由Ti3AlC2变为Ti2AlC相,随着燃烧温度的降低,Ti2AlC相的含量逐渐增多。从热力学上考虑,生成Ti3AlC2的温度上限比生成Ti2AlC的温度上限宽。当燃烧反应温度超过1600℃时,Ti2AlC难以生成,而Ti3AlC2仍可生成。

燃烧合成三元碳化合物Ti_2AlC_(1-x)

采用Ti,Al和C元素粉末为反应物原料,通过燃烧合成法首次成功地制备出了单相三元碳化合物Ti2AlC1-x。实验结果表明:若以“理想”晶体结构化学式Ti2AlC化学计量比为起始反应原料配比,燃烧产物主晶相为Ti3AlC2;以缺碳的非化学计量比(Ti2AlC1-x)为反应原料配比,即Ti∶Al∶C=3∶1.5∶1=2∶1∶0.7(摩尔比),得到单相的燃烧产物Ti2AlC1-x。从热力学原理的角度探讨了不同原料摩尔配比对燃烧产物相组成的影响机理。

添加燃烧合成晶种SPS烧结Ybα-SiAlON陶瓷

通过燃烧合成技术制备单相Yb α-SiAION粉体,然后作为晶种添加到原料中利用SPS技术快速烧结出致密Yb α-SiAION陶瓷.对SPS烧结过程中试样的致密化、相转变和形貌发育进行了研究,并探讨了添加晶种对烧结产物相组成和微观形貌的影响.实验结果表明, SPS可使试样迅速完成致密化过程,适当的烧结温度和保温时间可以促进相转变和晶粒发育. 添加晶种,不仅促进了相转变过程,而且可以在烧结体内获得柱状晶,有助于改善材料的韧性.

燃烧合成NiAl/TiC复合材料及其微观形貌

采用燃烧合成的方法合成NiAl/TiC复相材料,采用XRD分析了合成材料的相组成,结果表明产物由TiC和NiAl相组成,没有其他的物相产生。用SEM研究了合成产物的微观形貌,SEM图像显示产物的宏观形貌为多孔结构,微观形貌观察显示TiC相颗粒呈近球状。NiAl相则包裹在TiC相的周围,形成三维网状结构,靠近TiC颗粒边缘NiAl以胞状方式生长,远离TiC颗粒的NiAl以枝晶方式长大。

碳化硅纳米线合成及显微结构分析

利用悬浮床,以Si粉为原料,在0.2L/min的高纯氮气中,维持反应温度1～600℃,悬浮反应30min,在预先放置的收集器上得到了SiC纳米线,XRD结果表明所得SiC纳米线为部分结晶状态,结晶态晶型为六方6H型。SEM形貌观察结果表明,所得SiC为纳米线。进一步SEM观察发现,大量纳米线的端部有球状液滴存在,VLS机制为该纳米线的主要形成机制,通过EDX能谱对比分析,纳米线端部球状液滴中相对纳米线本身含有较多的氧元素,因此,氧元素对于通过VLS机制形成SiC纳米线起到了促进作用。TEM观察显示,纳米线中存在大量的堆垛层错缺陷。

添加燃烧合成的晶种对无压烧结Y α-SiAlON陶瓷的影响

利用燃烧合成技术成功制备出单相Yα-SiAlON粉体,酸洗除去玻璃相后以无水乙醇为介质进行超声分散。将分散后的粉体作为晶种,按照一定比例添加到原料粉末中,通过无压烧结得到致密的Yα-SiAlON陶瓷,研究了添加晶种对烧结产物的相组成和微观形貌的影响。实验结果表明,添加晶种有利于减少中间产物的生成,得到单相Yα-SiAlON,同时可以促进柱状晶的发育。

琼脂泡沫凝胶法制备多孔陶瓷

以琼脂替代丙烯酰胺作为凝胶剂制备氧化铝多孔陶瓷,研究了搅拌速度、搅拌时间、凝胶化时间以及添加正戊酸稳泡剂对样品平均孔径的影响。结果表明:样品的平均孔径随搅拌速度的提高而增大,随搅拌时间的延长而减小;添加正戊酸一方面可以减小搅拌起泡气孔孔径,另一方面还可以改善泡沫的高温稳定性,抑制泡沫气孔的成长;采用琼脂泡沫凝胶法,适当控制起泡及凝胶工艺参数,可以制备孔径100μm以上、孔洞圆整的氧化铝多孔陶瓷。

CeO2,Dy2O3,Yb2O3及Y2O3烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率的影响

研究了CeO2-MgO(CeM),Dy2O3-MgO(DyM),Yb2O3-MgO(YbM)及Y2O3-MgO(YM)体系烧结助剂对氮化硅陶瓷的热导率及电学性能的影响.结果表明:与YM烧结助剂相比,添加DyM烧结助剂的氮化硅陶瓷热导率较低;添加CeM烧结助剂的氮化硅陶瓷的热导率最高,为85.4W/m·K;添加YbM烧结助剂的氮化硅陶瓷也有较高的热导率,但体电阻率较低.组织分析表明,添加不同稀土元素的烧结体组织形貌基本相同,晶界相不同,添加DyM,YbM和YM烧结助剂的氮化硅陶瓷在烧结过程中分别形成了含氧晶界相Dy2Si3N4O3,Yb2Si3N2O5和Y2Si3N3O4.