可加工氮化硅/氮化硼复相陶瓷的制备

以硅(Si)粉、六方氮化硼(h-BN)为原料,在氮气(N2)中用燃烧合成(combustion synthesis,CS)气固反应法,原位生成可加工氮化硅/氮化硼(Si3N4/h-BN)复相陶瓷。考察了h-BN不同体积分数(下同)对Si3N4/h-BN复相陶瓷可加工性的影响。结果表明:在实验条件下,Si粉氮化完全,不存在残余的游离Si。Si3N4/h-BN复相陶瓷中以柱状β-Si3N4为主相,β-Si3N4晶粒之间为针状h-BN相。随着h-BN相含量的增加,Si3N4/h-BN复相陶瓷的可加工性提高,抗弯强度先减小后增加。h-BN含量为25%时,Si3N4/h-BN复相陶瓷的抗弯强度最低。

MgO-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)复相陶瓷惰性燃料基质的制备及表征

为了获得致密性高、晶粒尺寸小、两相分布均匀的Mg O-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)复相陶瓷惰性燃料基质,首先以Nd(NO3)3·6H_(2)O、C_(12)H_(28)O_(4)Zr为原料,采用sol-gel法合成了有序P型Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石,再和Mg O复合制备了Mg O-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)复相陶瓷。利用XRD、SEM-EDS等方法研究了化学组成、烧结时间、烧结温度对复相陶瓷的物相组成、晶粒大小以及致密性的影响。结果表明:采用sol-gel法在1200℃煅烧10 h能够成功合成出结晶良好的Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石。此外,在1500℃烧结24 h,可以制备出致密性高、晶粒分布均匀的Mg O-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)复相陶瓷。

Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)-(Ce,Sm)PO_(4)复相陶瓷核废物固化体的制备及化学稳定性

为同时固化高放废物中的模拟放射性核素Sr、Ce和Sm,采用一步微波烧结工艺成功制备了Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)-(Ce,Sm)PO_(4)复相磷酸盐陶瓷固化体,采用XRD、Raman、SEM-EDS和密度表征研究了其物相组成、微观结构以及致密性,并利用PCT法评估了化学稳定性。结果表明:Sr_(0.5)Zr_(2)(PO_(4))_(3)相和(Ce,Sm)PO_(4)独居石相兼容性好,两相间不发生相互反应;所制备的复相陶瓷固化体晶粒尺寸小,相对密度高于96%,改变Sm/Ce比对固化体的微观结构和致密性无明显影响;PCT测试结果表明Sr、Ce和Sm的元素归一化元素浸出率都较低,与单相磷酸盐陶瓷固化体相比,复相磷酸盐陶瓷固化体具有较为优异的化学稳定性。

用Y_2O_3Al_2O_3SiO_2Si_3N_4钎料连接氮化硅复相陶瓷

研究了用Ｙ２Ｏ３Ａｌ２Ｏ３ＳｉＯ２Ｓｉ３Ｎ４ 钎料对氮化硅复相陶瓷的连接． 对连接界面进行ＳＥＭ、ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析．接头强度随着保温时间、连接温度的增加而逐渐增加． 在达到峰值后，连接强度逐渐降低．在ＹＡＳ钎料中添加氮化硅， 可以降低接头界面的热应力，改善接头强度． 微观分析表明：接头强度的变化主要与界面反应和界面孔洞损伤有关．

二氧化锆及其复相氮化硅陶瓷

分析了二氧化锆的性质及氧空位对二氧化锆相变的影响,讨论了二氧化锆韧化氮化硅陶瓷的影响因素,提出了二氧化锆韧化氮化硅陶瓷时避免氮化锆生成、促进复相氮化硅陶瓷烧结的途径。

镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷结构及性能影响

采用烧结法制备碳化硅-堇青石复相陶瓷。利用TG-DTA分析仪确定原料组成的热行为和反应机理,XRD确定晶相组成,SEM观察形貌结构,PCY高温卧式膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明,800℃制备的添加镁质黏土复相陶瓷的抗折强度从0.84 MPa提高到1.91 MPa,表明加入镁质黏土能够提高复相陶瓷在烧制过程中的强度;在1300℃烧结温度下,添加镁质黏土试样的抗折强度从37.25 MPa提高到40.61 MPa,气孔率从19%降低到16%,体积密度从1.63 g/cm^(3)提高到1.64 g/cm^(3),热膨胀系数从2.958×10^(-6)℃^(-1)降低到2.789×10^(-6)℃^(-1),表明添加镁质黏土对复相陶瓷性能有所改善,堇青石结晶度更高,致密度更好。

氮化钛/氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30～50 N、转速370～1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963～0.2778,磨损量为1.32～6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。

ZrO_(2)(Y_(2)O_(3))增韧的氮化硅烧结体的性能及相关系

在高温 (140 0℃ )超高压 (4 .2 GPa)下制备 Y2 O3部分稳定的 Zr O2 增韧的氮化硅烧结体 ,通过 XRD及机械性能测试等方法分析 Zr O2 的相结构 ,研究氮化硅烧结体的增韧机理。结果表明 ,烧结体中加入少量的铝粉 ,可提高t- Zr O2 的相变能力 ,达到利用部分稳定的 Zr O2 增韧氮化硅烧结体的目的。稳定剂 Y2 O3 在 Zr O2 中含量小于2 .5 mol%时 ,t→ m相变量及断裂韧性随 Y2 O3含量增加而逐渐提高 ,韧性提高来源于相变增韧和微裂纹增韧 ;Y2 O3含量大于 2 .5 m ol%时 ,t相接近 10 0 % ,韧性主要来源于相变增韧 ,增韧效果随 Y2 O3含量增加而逐渐减弱。 Y2 O3作为良好的烧结助剂 ,促进氮化硅烧结体在超高压下致密化 ,烧结体的硬度随 Y2 O3含量增加逐渐提高。

原位合成碳化硅-硼化钛复相陶瓷的高温摩擦性能及其磨损机理

以SiC为基体,用TiC和B4C为原料反应生成TiB2,原位合成了SiC TiB2复相陶瓷。通过测试SiC和SiC TiB2的高温摩擦系数和比磨损率与温度、外加载荷的关系,研究了SiC TiB2复相陶瓷的高温摩擦学性能。在空气中,外加载荷为0.2 MPa,摩擦速度为0.3 m/s时,SiC TiB2复相陶瓷自对偶(SiC TiB2/SiC TiB2)高温摩擦呈现较好的高温自润滑性能。温度对SiC TiB2/SiC TiB2摩擦系数和比磨损率的影响与载荷有关。载荷为0.4 MPa时,比磨损率最大。用X射线衍射测试了SiC TiB2/SiC TiB2磨屑的组成,用扫描电子镜观察了SiC TiB2/SiC TiB2磨损断面,发现高温摩擦氧化是TiB2SiC/SiC TiB2磨损的主要机理。磨损断面包含摩擦氧化层、过渡层和基体亚表面3层,氧化层和过渡层接触紧密。磨屑具有典型包裹结构,其主要氧化物是无定形氧化硅。平滑的氧化层改进了摩擦表面的塑变性能,缓冲了摩擦应力,减小了高温比磨损率。

以柠檬酸铵为TiO_2分散剂控制Si_3N_4-TiN复相陶瓷的显微结构

以Si3N4,AlN和TiO2为原料,Y2O3和Al2O3为烧结助剂,通过添加柠檬酸铵作为TiO2的分散剂,采用原位反应合成法制备TiN体积分数为5%的Si3N4-TiN复相陶瓷,在高温烧结过程中原料中的TiO2和AlN反应生成TiN。通过扫描电子显微镜观察了柠檬酸铵分散剂用量对Si3N4-TiN 复相陶瓷显微结构的影响。结果表明:添加柠檬酸铵分散剂降低原料混合粉体中TiO2的团聚,获得组分均匀的Si3N-TiO2-AlN复合粉体,从而提高 Si3N4-TiN复相陶瓷中TiN相在Si3N4基体中的分散性,烧结后获得显微结构均匀的Si3N4-TiN复相陶瓷。当在体系中添加0．20g柠檬酸铵分散剂可以显著改善Si3N4-TiN复相陶瓷的显微结构,TiN晶粒被控制在0．2-0.3μn。

复相功能玻璃陶瓷及其溶胶-凝胶法制备

阐述了复相功能玻璃陶瓷的各种类型和制备方法 ,通过对溶胶 -凝胶工艺的深入分析 ,指出溶胶 -凝胶工艺是制备复相功能玻璃陶瓷的有效方法 ,该方法容易获得不易团聚、含量较高且热力学稳定的功能晶相 ,也可实现晶体尺寸大小的控制且不易产生杂相。

ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能的影响

研究了ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能和微观结构的影响.结果表明:在已有刚玉-莫来石质材料技术的基础上,采用溶胶-凝胶法引入ZrO2,可使ZrO2在主体材料中形成亚微米包裹薄膜,可控制ZrO2的分布,使ZrO2在主体材料中均匀分布,达到定量均匀掺入的目的,从而可获得微观结构可控、晶粒尺寸大小均匀,使ZrO2的作用得以充分发挥,不仅可提高材料的抗热震性,而且可提高材料的高温强度及蠕变性.另外,对于加入氧化锆溶胶的试样,氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因.

气压烧结TiB_2-Al_2O_3复相陶瓷的显微结构与力学性能(英文)

以2.5%(质量分数,下同)Ni 为助烧剂,用气压烧结方法分别制备了含20%,30%和 50%Al2O3的TiB2-Al2O3复相陶瓷。通过扫描电镜观察样品的形貌,并研究了Al2O3含量对材料显微结构和力学性能的影响。结果表明:金属 Ni 能有效地促进材料的致密化;随着Al2O3含量的增加,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性增加,弹性模量出现峰值,Vickers硬度降低,Rockwell硬度变化不大。在加入30%Al2O3时,得到了显微结构均匀,性能较好的 TiB2-Al2O3复相陶瓷,其抗弯强度可达520 MPa,弹性模量达339 GPa,Rockwell硬度达 92.6。

原位生成棒晶增强Ti-B-X复相陶瓷的研究

Ｂ４Ｃ与Ｔｉ在１８００°Ｃ×３５ＭＰa×１ｈ的烧结条件下反应生成了TiB2 棒晶，棒晶长度在１０～３０μｍ，其长径比在２～８范围．原位生成的棒晶赋予了材料具有极高的力学性能，材料的弯曲强度和断裂韧性分别为 ６８０ＭＰａ和 １２ＭＰａ·ｍ１／２．通过 Ｘ射线衍射检测了材料的物相组成，利用扫描电镜及透射电镜观察了材料的显微结构．最后讨论了温度及金属Ｔｉ含量对棒晶ＴiＢ2的生成及发育的影响．

堇青石-莫来石复相储热陶瓷与PCM相容性研究

以煅烧铝矾土、滑石及石英为原料,采用挤出成型,制备堇青石-莫来石复相蜂窝陶瓷,用这种显热储热陶瓷(简称基体)封装PCM制备潜热/显热复合储热材料。设计F系列封装剂配方组成,选择PCM为Al Si20、Na2SO4,制得PCM/蜂窝陶瓷复合储热材料,热震循环(200~900℃)30次,每次循环在900℃保温12 h。利用XRD、SEM、TG-DSC等分析相组成、微观结构、封装剂与基体结合性、基体与PCM相容性、复合储热材料的相变温度及相变焓。结果表明,经1440℃烧成的蜂窝陶瓷,Wa、Pa、D及a轴抗压强度分别为2.38%、6.32%、2.65 g/cm^3,25.77 MPa;XRD显示相组成为堇青石、莫来石及少量镁铝尖晶石;30次热震后,Wa、Pa略有升高,D及σa略有降低。封装剂剪切强度测定结果表明,封装剂F2与基体结合强度最大,达2.53 MPa,SEM显示F2与基体结合良好。热震循环30次后,基体断面SEM图表明,PCM无渗漏。TG-DSC结果表明,经30次热循环后,Al Si20/蜂窝陶瓷复合储热材料的相变范围为571.7~583.5℃,峰值为578.3℃,峰值温度偏移不超过0.7%。复合储热材料具有优良的储热性能。

ZrB_2-Si_3N_4高温复相陶瓷的制备及抗氧化机理研究

由于ZrB_2具有极高的熔点、强度、硬度和导电率等许多优异性能,因而其应用领域非常广泛。研究了ZrB_2-Si_3N_4复相陶瓷的制备和高温下的氧化机理。结果表明,在1700℃、15MPa、2h烧结条件下制备的ZrB_2-20%Si_3N_4复相陶瓷的致密度为98%左右。ZrB_2-Si_3N_4复相陶瓷在高温氧化时生成了SiO_2,并且SiO_2液相容易在复相陶瓷表面富集形成一层保护膜,有望提高陶瓷在更高氧化温度下的抗氧化性能。

耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷的制备及其抗热震性

以煤系高岭土、α-Al_2O_3和部分稳定氧化锆(PSZ,3%mol Y_2O_3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷。采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%)对样品物理性能、高温塑性变形及抗热震性的影响。结果表明:由于采用含3%mol Y_2O_3的PSZ,Y_2O_3在高温下起到了烧结助剂的作用,致使样品的烧成温度显著降低;同时随着PSZ添加量的增加,样品的抗折强度增加。经最佳烧成温度烧成的各样品的抗折强度分别达到147.4 MPa、161.3 MPa、205.9 MPa、234.4 MPa、294.0 MPa、385.0 MPa。当PSZ的最佳添加量为10wt%时,样品具有较低的高温塑性变形及良好的抗热震性;当PSZ添加量继续增加,样品在高温易产生液相,抗蠕变及抗热震性降低。SEM显微结构研究表明,随着氧化锆添加量增加,样品结构越致密,增强效果越显著。XRD分析结果表明,复相陶瓷具有良好的耐高温性能,热震前后样品的物相组成不变,均为莫来石、刚玉、m-Zr O_2和t-Zr O_2。

Si_3N_4-TiN-SiC复相陶瓷的燃烧合成

利用高压气—固燃烧合成法，以ＴｉＳｉ２和ＳｉＣ为原料制备了Ｓｉ３Ｎ４－ＴｉＮ－ＳｉＣ复相陶瓷。实验中发现反应过程中出现的液相降低了产物的转化率；分析了稀释剂对产物的转化率与燃烧温度的影响及氮气压力在燃烧中的作用；解决了液相、稀释剂和燃烧温度之间的矛盾，即通过提高氮气压力来完成。研究发现产物孔隙率降低的原因为：ＴｉＳｉ２分解后的体积膨胀，Ｓｉ氮化成Ｓｉ３Ｎ４后发生的体积膨胀和高温时产物受到的等静压作用。分析了ＴｉＳｉ２的氮化机制，即ＴｉＳｉ２与氮气反应首先生成ＴｉＮ和Ｓｉ，然后Ｓｉ再与氮气合成Ｓｉ３Ｎ４。

堇青石-假蓝宝石复相陶瓷的介电性能

以氧化铝、碱式碳酸镁和二氧化硅为原料,用固相合成法制备了堇青石-假蓝宝石复相陶瓷材料.用阿基米德法测量了其开口气孔率,用X射线衍射仪研究了该材料成分组成.测试其介电性能,并重点分析讨论了气孔率、假蓝宝石含量、烧结助剂含量、晶格常数对此复相材料的介电性能的影响.结果表明,该材料具有低的介电常数和较小的介电损耗,介电常数ε＜7.0,介电损耗tgδ＜10-3.

莫来石-钛酸铝复相陶瓷的研究

介绍了一步法生产莫来石 -钛酸铝陶瓷的配方组成和生产工艺。重点讨论了莫来石引入量和烧成温度对该材料的结构和性能的影响 ,制得了性能良好的莫来石 -钛酸铝材料。