Al_2O_3/WC-10Co/ZrO_2/Ni金属陶瓷的微波烧结

以纳米WC-10Co复合粉末、YSZ纳米粉末、Al2O3亚微粉末与工业Ni粉为原料,采用微波烧结+热等静压处理制备性能优良的Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷,研究微波烧结、微波烧结+热等静压处理对Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷的组织结构和力学性能的影响。研究结果表明:WC-10Co(10%,质量分数),YSZ(30%),Al2O3(55%)与Ni(5%)复合粉末高能球磨后,经过微波烧结+热等静压处理,可以得到平均晶粒度小于1.5μm的整体性能较好的亚微Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷,其相对密度为98.4%,洛氏硬度为HRA 94.0;微波烧结+热等静压可以有效地消除微波烧结造成Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷中的孔隙,提高复合材料的密实度和力学性能,而且金属陶瓷的晶粒基本没有异常长大。

溶胶-凝胶法低温合成亚微米α-Al_2O_3的制备与表征

以硝酸铝、硝酸铜、钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法低温合成亚微米氧化铝粉体,并对不同温度煅烧后粉体的物相与形貌进行表征。通过在硝酸铝的无水乙醇溶胶中引入少量CuO-TiO2氧化物助剂前驱体,在80℃水浴中长时间静置后获得浅蓝色凝胶,在不同温度下煅烧该凝胶,结果发现:煅烧温度低于950℃时,所获得的粉体主要为无定形态,仅含有少量的γ-Al2O3;将凝胶在1000℃煅烧2h后,全部变成粒径在80～100nm之间、粉体颗粒呈球形的α-Al2O3;当煅烧温度升高到1050℃时,α-Al2O3的颗粒直径长大到200～400nm。CuO-TiO2氧化物助剂前驱体的引入,不但降低了α-Al2O3的晶相合成温度,同时促进了α-Al2O3粉体颗粒的生长。

形核密度对AlON粉体合成及其透明陶瓷制备的影响

以α-Al_2O_3为原料,采用碳热还原氮化法合成AlON粉体,利用活性炭和亚微米碳粉改变球磨后一次粉体(α-Al_2O_3和C混合粉体)的形核密度,并研究形核密度对AlON粉体相组成、形貌及其透明陶瓷透光性的影响。结果表明,形核密度不同的一次粉体在1750℃保温60 min均能合成纯相AlON粉体,但是所合成的两种AlON粉体形貌和性能差异较大。高形核密度下(添加活性炭)合成的AlON粉体形貌不规则、结构疏松且晶粒较小,并易于球磨获得细颗粒粉体(~0.93μm);而低形核密度下(添加亚微米碳粉)合成的AlON粉体整体形貌呈近球形,晶粒发育较完整,且尺寸较大,该粉体球磨后颗粒尺寸较大(~2.13μm)。因此,形核密度是影响AlON粉体形貌、结构特征和破碎性的主要因素。研究结果表明,高形核密度粉体合成的AlON粉体具有更好的烧结活性,它在1880℃保温150 min获得的透明陶瓷最大红外透过率达76.5%(3 mm厚),比低形核密度粉体制备的透明陶瓷提高48.3%。因此,以α-Al_2O_3为原料时,提高形核密度有利于制备颗粒较小的高活性AlON粉体,该粉体适合制备高透过率AlON透明陶瓷。

以茂名高岭土为原料制备亚微米级α-Al_2O_3粉体

研制粒度分布集中、颗粒圆度好的亚微米α-Al2O3粉体材料是超细氧化铝材料研究领域的一个重要课题。分析了以茂名水洗高岭土的化学组成，并以此高岭土为原料，以酸法制备氧化铝的q-间产物硫酸铝铵为铝源，采用尿素沉淀法，进行超细α-Al2O3粉体的制备研究。结果表明，茂名水洗土Al2O3含量高达40％，可用该原料制备出硫酸铝铵；该硫酸铝铵经尿素水解法沉淀，得到前驱体Al（0H）3，前驱体经分散干燥和高温焙烧，得到粒径分布范围在50～170nm之间、粒子形状为球形的亚微米级粉体材料。