纳米TiO_2陶瓷无压烧结的主烧结曲线

采用纳米金红石相TiO2粉末在空气中进行烧结,用热膨胀仪记录恒定加热速率条件下的烧结过程,测量了烧结体密度,根据烧结3个阶段的全期烧结模型(combined-stage sintering model),建立TiO2主烧结曲线(master sintering curve)。纳米TiO2主烧结曲线对烧结路径不敏感,烧结体的相对密度仅是时间和温度的函数,利用主烧结曲线得到的相对密度和Archimedes法实测的密度吻合,证明了主烧结曲线的有效性;根据纳米金红石的主烧结曲线,得到其在空气中的烧结激活能为105kJ/mol;可以预测烧结收缩量和最终相对密度,准确描述烧结全程的烧结行为。

AlN陶瓷基片烧结曲线的研究与优化

研究了AlN陶瓷基片烧结曲线中液相烧结升温速率、保温时间、烧结温度对基片性能的影响。测定不同液相烧结升温速率下试样的翘曲度,确定最佳升温速率范围为0.2~0.5℃/min;同时,根据不同保温时间下试样密度的变化优选保温时间为5h,并协调出最高烧结温度为1 830℃。通过对比烧结曲线优化前后AlN陶瓷基片主要性能及组织结构,结果表明烧结曲线优化后效果明显。

利用主烧结曲线和Arrhenius曲线确定TiO_2陶瓷表观激活能

表观烧结激活能是研究陶瓷烧结机理的一个非常重要参量。采用纳米金红石相TiO2陶瓷坯体在空气中进行无压烧结,加热速率分别为1,2,5℃/min,用热膨胀仪记录试样收缩率,阿基米德法测量烧结体相对密度,分别用主烧结曲线法和Arrhenius法计算表观烧结激活能。结果表明:用主烧结曲线得到的激活能是一个定值,而用Arrhenius法得到的激活能是一个变化的值,激活能是相对密度的函数,随相对密度的增加而减小,且激活能和相对密度的变化趋势分成两段,当相对密度大于85%时,激活能随相对密度的增加而减小比小于85%时要快,这意味着在烧结过程中,控制烧结的扩散机制可能发生了变化。

利用主烧结曲线预测TiO_2陶瓷无压烧结显微组织演变

纳米金红石TiO2粉末在高温热膨胀仪中进行恒速无压烧结,升温速率为2℃/min和5℃/min,热膨胀仪自动记录烧结收缩量,根据全期烧结模型,建立TiO2主烧结曲线;利用阿基米德法测量烧结体的相对密度,利用扫描电镜观察烧结体在不同温度的显微组织演变。结果表明:利用主烧结曲线得到的相对密度和Archimedes法实测的密度吻合,证明了主烧结曲线对烧结路径不敏感,烧结体的相对密度仅是时间和温度的函数。烧结体的显微组织是烧结温度和时间的函数,烧结体的相对密度和显微组织有关联,主烧结曲线理论可以用来预测和控制烧结体的相对密度、显微组织和陶瓷性能。

亚微米级α-Al_2O_3陶瓷恒速无压主烧结曲线的建立

主烧结曲线对于预测陶瓷的烧结行为非常有用,以主烧结曲线理论为基础,对亚微米级α-Al2O3(平均粒径为350nm)的恒速无压烧结行为进行了研究。根据Hansen提出的全期烧结模型,结合低升温速率条件下热膨胀仪记录的烧结数据建立了α-Al2O3的主烧结曲线,并由此得到其烧结过程中的表观激活能为1035kJ/mol。为验证所建立主烧结曲线的有效性,对同批次坯体样品进行不同路径的烧结,用Archimedes法实测烧结体密度,所测结果与主烧结曲线预测的结果相一致,从而证明了所建立主烧结曲线的有效性。因此亚微米级α-Al2O3主烧结曲线对烧结路径不敏感,可以对样品收缩率和最终相对密度进行预测,反之,根据目标相对密度可以制定相应的烧结制度。

微米级α-Al_2O_3陶瓷恒速无压主烧结曲线的建立

主烧结曲线对于预测陶瓷的烧结行为非常有用,以主烧结曲线理论为基础,对微米级α-Al2O3的恒速无压烧结行为进行了研究。根据Hansen提出的全期烧结模型,结合低升温速率条件下热膨胀仪记录的烧结数据建立了α-Al2O3(平均粒径为2.5μm)的主烧结曲线,并由此得到其烧结过程中的表观激活能为1148kJ/mol。为验证所建主烧结曲线的正确性,对同批次坯体样品进行不同路径的烧结,用Archimedes法实测烧结体密度,所测结果与主烧结曲线预测的结果相一致,从而证明了所建主烧结曲线的正确性。因此微米级α-Al2O3主烧结曲线对烧结路径不敏感,烧结体的相对密度仅是时间和温度的函数,可以预测烧结收缩率和最终相对密度,反之,可以根据目标相对密度制定相应的烧结制度。

C-SiC-B_4C复合材料烧结曲线的制定研究

利用TG-DSC热分析和傅里叶红外光谱分析研究了在不同炭化温度下C-SiC-B4C复合材料用煤沥青粘结剂的热缩聚焦化过程,考察了煤沥青焦化过程中内部结构基团变化。通过对中温煤沥青的TG-DSC分析和红外分析结果发现：中温煤沥青的结焦炭化过程主要在210~600℃之间完成,当利用煤沥青作粘结剂制备C-SiC-B4C复合材料时,这个温度区间的升温速率必须尽量减慢;一定范围内,随着烧结温度的提高,能够提高C-SiC-B4C复合材料的致密化程度。

利用控制烧结曲线及其拓展预测ZrO_2陶瓷烧结过程

将钇稳定氧化锆(3Y-PSZ)冷等静压素坯在原位测量仪中进行恒速无压烧结,升温速率分别为2、5、8℃/min,通过原位测量仪保存图像,并用软件Image-Pro Plus 6.0对图像进行处理,得到收缩数据,建立氧化锆的控制烧结曲线(MSC),成功计算出其烧结活化能Q为685.7 k J/mol。并对控制烧结曲线进行扩展(EMSCE),模拟出恒定加热速率下整个烧结过程中温度与相对密度的关系,而不仅仅是预测最终密度。该研究提供了一种预测材料烧结制度的可能性,确保了所选烧结时间和烧结温度的高精确度和可重复性。

牙科硅藻土基纳米复相陶瓷烧结曲线的研究

目的:探讨牙科硅藻土基纳米复相陶瓷的烧结致密化速率、不同烧结制度对其力学性能及显微结构的影响。方法:采用热膨胀仪检测样品的收缩率曲线及烧结微分曲线,以此为依据,不同温度段采取不同的烧结速率,测不同最高烧结温度下陶瓷烧结体的力学性能,SEM观察断面的显微结构。结果:烧结温度至1100℃时,其弯曲强度、维氏硬度和断裂韧性最佳,显著优于其它温度组(P<0.05),分别达到(207.45±8.00)MPa,(5.77±0.36)GPa,(3.04±0.40)MPa·m1/2。SEM显示陶瓷断面的气孔明显变小,致密度增大。结论:热膨胀曲线可检测陶瓷的烧结致密化过程,进一步实验验证证明1100℃为其最佳烧结温度。

烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC太阳电池其较大的光衰效应会影响功率输出的问题,研究烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响。在常规烧结曲线1的基础上通过改变烧结曲线峰值温度位置得到优化烧结曲线2和优化烧结曲线3,然后将双面沉积Al2O3/SiNx叠层钝化膜的寿命片和丝网印刷后的多晶PERC电池分别采用不同烧结曲线热处理,最后将样品在70℃、800 W/m2环境下进行45 h光衰处理。结果发现经过烧结曲线1~曲线3处理后的寿命片少子寿命衰减率分别为63%、42%和23%,多晶PERC太阳电池转换效率的衰减率分别为6.46%、3.55%和2.30%,光衰处理后的多晶PERC电池的EL测试结果显示烧结曲线1亮度最小,曲线2次之,曲线3最大。以上结果表明,仅通过烧结炉的烧结曲线优化就可以很明显地减小多晶PERC太阳电池的光致衰减幅度,可为探究抑制多晶PERC太阳电池光致衰减效应的方法提供一种全新的思路。

93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金放电等离子主烧结曲线的建立

将主烧结曲线(MSC)理论应用于93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的放电等离子烧结(SPS).以加热速率100℃/min为临界点,建立了2个不同加热速率阶段合金的主烧结曲线.在2个不同加热速率阶段,93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的放电等离子烧结MSC曲线均可有效预测合金烧结全过程的致密化行为,以及粉末压坯的收缩量和合金的最终烧结密度.计算了93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金放电等离子烧结过程中的致密化函数c,定量地证明了当加热速率大于100℃/min时,随着温度升高,合金的SPS致密化过程显著加快.此外,主烧结曲线理论计算得到的表观致密化激活能与采用Arrhenius公式计算所得到的致密化激活能基本一致.

稀土永磁烧结过程温度曲线的优化

以国内现有的进口和国产的卧式真空烧结炉为例，详细介绍了采用真空烧结技术生产ＮｄＦｅＢ永磁时升温速度、保温时间的选择和＂放气＂过程的处理原则；提出了优化温度曲线、确保产品质量的实用方法。

一种新型高性能抗冲击防弹陶瓷的组分及烧结工艺研究

为提高碳化硅防护装甲材料的抗冲击性能,基于Materials Studio建立的模型仿真研究高温下Al-BN-C体系助剂在SiC中具有良好的热稳定性与结晶度,并通过实验验证模拟的有效性。以碳化硅微粉作为原料,向原料中分别添加Al-BN-C体系烧结助剂及Al 2O 3-Y 2O 3-MgO体系烧结助剂,热压烧结后对比2种陶瓷的抗冲击性能,在1950℃、30 MPa、保温保压60 min条件下,Al-BN-C体系助剂由于液相的形成使得SiC陶瓷抗冲击性能更加优越,当烧结助剂体系Al∶BN∶C按摩尔比2∶1∶1配比时,SiC陶瓷的维氏硬度达到2732.6 HV,致密度达到98.6%,抗冲击载荷峰值达到18383.58 N,根据最优抗冲击性能得到SiC陶瓷热压烧结工艺曲线。

相变和晶粒尺寸对二氧化钛陶瓷无压烧结行为的影响

分别采用XRD和光学显微镜对亚微米和纳米TiO2粉体进行表征,通过恒速无压烧结,研究了相变和晶粒尺寸对二氧化钛粉体在不同升温速率下的烧结致密化过程和烧结行为的影响。结果表明,纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2致密化开始温度分别是450、750和1 000℃;纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2烧结致密化速率最高时所对应的温度分别是880、920和1 025℃。相变的存在可以降低烧结温度,加快烧结速率;粒径小的粉体烧结温度低,且致密度高。

氧化铪烧结行为研究

研究了高纯氧化铝的烧结行为；在Ar气氛条件下测定了粉末压制试样的恒速烧结曲线（达1680℃）。数据处理结果表明：当加热速率为10℃／min时，试样致密化速率在1350℃达到峰值；烧结激活能估值为271kJ／mol。同时计算得到了氧化铪的主烧结曲线，用以预测绘定条件下不同烧结路径时的致密化结果，在等温烧结条件下计算预期值与较高温度时的烧结结果吻合较好，而低温时发生较大偏差。

新型晶硅电池快速烧结炉的研制

介绍了新型晶硅电池快速烧结炉的研制,提出了适应高阻工艺的快速烧结炉在炉体结构特点、温度控制方式、快速降温冷却等几个方面的改进设计,来提高晶硅电池的转换效率,降低生产成本。根据此设计生产的新型晶硅电池快速烧结炉,应用于产业化晶硅电池的高阻工艺流程中,满足工艺要求,取得了较好的经济效益。

亚微米级α-Al_2O_3坯体的恒速升温烧结行为

研究了平均粒径为300nm的-αAl2O3坯体的恒速烧结曲线,观察了升温速率对烧结密度的影响,得到了两种升温速率条件下,烧结体相对密度之差与温度的关系。通过对两种升温速率条件下样品致密化速率与相对密度关系曲线的比较可知,样品最大致密化速率均出现在相对密度73%左右,与升温速率无关。

微米级α-Al_2O_3恒速无压烧结显微结构演变的预测

通过高温热膨胀仪对微米级α-Al2O3坯体进行两种升温速率(2℃/min和5℃/min)的恒速无压烧结,利用阿基米德法测量烧结体的相对密度,利用扫描电镜观察样品经不同烧结路径烧结后的显微结构;以Hansen全期烧结模型为基础,根据两种升温速率下得到的烧结曲线,建立了微米级α-Al2O3(平均粒径为2.5μm)主烧结曲线;利用主烧结曲线得到的相对密度和阿基米德法测得的烧结体(经过不同烧结制度)相对密度一致,说明主烧结曲线对烧结路径不敏感,烧结体的相对密度仅是时间和温度的函数,从而证明了所建主烧结曲线的有效性。烧结体的显微结构与烧结体密度密切相关,因此主烧结曲线可以用来预测和控制烧结体的显微结构,进而实现对氧化铝陶瓷性能的预测和控制。

钽阳极块表面氧化膜晶化机理研究

随着钽电容器高比容化和小型化的发展,15000~20000μFV/g比容的片式钽粉已被电容器厂家投入生产并使用。本研究通过两种不同粉末制备的的烧结块SEM、颗粒强度、粒度分布、孔隙度、烧结曲线等的测试结果进行分析对15000~20000μFV/g比容的片式钽粉的制备提出了新的要求和建议。

热敏电阻烧结工艺中的单片机控温系统

利用Intel 80 31单片机和XCT 1 91动圈式温度指示仪 ,完成了对温度传感器的烧结曲线的程序温度控制 ,同时介绍了其设计原则、软硬件框图。