水槽涂层表面陶瓷织构化对泥浆润湿性的影响研究

以聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)钻头水槽泥包问题为研究对象,对水槽涂层表面进行氧化铝基织构化制备处理。结合接触角理论分析泥浆液滴在织构化涂层表面的浸润状态,并通过泥浆动态润湿性实验,考察泥浆液环境下织构化涂层表面防泥浆黏附作用效果。结果表明,织构化表面液滴处于复合润湿状态,处于Cassie-Baxter接触状态的液滴呈现出向Wenzel接触状态过渡的趋势,通过在钻头水槽涂层表面进行陶瓷织构化处理,能够显著提高水槽抗泥浆附着的性能,从而降低泥包概率。

模板晶粒生长技术制备织构化SrBi_2Nb_2O_9陶瓷

以熔盐法合成各向异性的片状单相SrBi2Nb2O9(SBN)陶瓷粉体作为模板,采用模板晶粒生长(templated grain growth,TGG)技术制得织构化SBN陶瓷。研究结果表明:随着烧结温度的升高和模板数量的增加,其晶粒取向率升高。当模板数量(质量分数)为20%时,在1300℃烧结3h可获得晶粒取向率为0.86的织构化SBN陶瓷。同时,TGG技术制得的织构化SBN陶瓷的相对体积密度在烧结温度低于1300℃时,随烧结温度的升高而升高;在1300℃时为91.22%;在高于1300℃时开始下降。

织构化K0.5Na0.5NbO3无铅压电陶瓷的性能研究

以分析纯Na2CO3、Bi2O3和Nb2O5为原料,以NaCl为熔盐,采用二次熔盐法和拓扑化学反应法合成各向异性片状NaNbO3粉体。以该片状NaNbO3粉体为模板晶粒,以固相法合成的NaNbO3和KNbO3粉体为基料,采用流延工艺制备出较高取向度的织构化K0.5Na0.5NbO3(KNN)无铅压电陶瓷,系统研究了模板含量、烧结温度和保温时间等工艺参数对织构化KNN陶瓷显微结构和压电性能的影响规律。研究结果表明:随着模板含量的增加,陶瓷的取向度逐渐增加,当模板含量为15 wt%时,陶瓷的取向度可达0.69,当模板含量为10 wt%,1100℃下保温5 h烧结,可以获得具有一定织构度(f=0.58)的KNN陶瓷,并表现出优异的压电性能,d33=128 pC/N。

TGG法制备织构化K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3无铅压电陶瓷的性能研究

以熔盐法制备的K4Nb6O17片状粉体为前驱体,通过质子取代法制备了片状Nb2O5粉体,并且以其为模板结合模板晶粒生长(TGG)技术制备出较高织构度的K0.5Na0.5NbO3(KNN)织构化无铅压电陶瓷,研究了不同工艺参数(模板含量、烧结温度和保温时间)对KNN织构化陶瓷的显微结构、介电性能以及压电性能的影响规律。研究结果表明:当模板含量、烧成温度和保温时间分别为10wt%,1120℃和5 h时,可以获得织构度f为0.78的KNN织构化无铅压电陶瓷,并具有优异的压电和介电性能:平行于流延方向压电常数d33=141 pC/N,介电常数εT33/ε0=503和平面机电耦合系数k p=39.7%;垂直于流延方向d33=112 pC/N,εT33/ε0=454和k p=37.5%。

模板膜法制备织构化的CSBT铁电陶瓷工艺研究

探讨了在NaCl(100)衬底上制备Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15(CSBT)铁电薄膜的最佳制备工艺过程,匀胶速度为2500r/min,热解温度为350℃,退火温度为700℃,退火时间为300 s制备的CSBT铁电薄膜具有较好的钙钛矿相,相对较高的a轴取向度;以制得的CSBT薄膜为模板,采用模板晶粒生长法诱导其铁电陶瓷粉体织构化生长。结果发现:引入CSBT模板膜后,铁电陶瓷块体的a轴择优度提高,半峰宽减小,垂直于平面晶粒数量增加,有利于陶瓷铁电学性能的提高。

织构化ZrB_2-SiC超高温陶瓷中取向关系的EBSD研究

以放电等离子体烧结的织构化ZrB_2-Si C复相陶瓷为研究对象,利用SEM和EDS方法对相组成进行分析。研究发现,由于初始粉体与杂质之间存在多种反应,陶瓷中出现相当含量的ZrC新相及少量的ZrO_2、BN相。与利用TEM研究新生成相与主相间取向关系的常规方法相比,SEM中EBSD方法不但能研究该取向关系,还可同时对大量相界进行研究以获得统计性结果,从而避免人为选择性。利用该方法,对ZrB_2与ZrC相间可能存在的三种取向关系(011ˉ0)||(111)&[21ˉ1ˉ0]||[101ˉ]、(112ˉ0)||(2ˉ02)&[0001]||[111]和(1ˉ21ˉ0)||(2 2ˉ0)&[0001]||[110]进行验证,确定本实验中所得复相陶瓷中两相间不存在特定取向关系,从而推断ZrC的成相遵循均匀成核模式,而非外延成核。

CaBi_4Ti_4O_(15)基陶瓷制备与镧掺杂的性能优化(英文)

两步法烧结制备一系列CaBi4-xLaxTi4O15(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)(CBLT-x):以氧化物为前驱体用熔盐法合成片状粉体,然后通过晶体定向技术制备后烧结成陶瓷.通过SEM微观结构表征来确定增加镧掺杂和温度对晶粒生长和织构形成的影响.当镧掺杂(x=0.4)烧结温度在1150℃时,CBLT-x陶瓷在垂直于流延方向上介电常数可提高到570.CBLT-x系列陶瓷的介电常数和介电损耗在垂直于流延的方向的数值都高于平行方向上.控制CBLT-x陶瓷结构化和晶粒生长的机理首次用3D模式进行了讨论.

压电陶瓷晶粒定向技术

压电陶瓷晶粒定向技术是利用压电材料性能各向异性的特点,将无规则取向的陶瓷晶粒定向排列,能够在不改变材料居里点的前提下大幅度提高陶瓷的压电性能。综述了常见的几种压电陶瓷晶粒定向技术,包括热处理技术、模板晶粒生长技术、多层晶粒生长技术和定向凝固法等,以及这些方法在压电陶瓷中的应用,分析和比较了这些方法各自的特点。讨论了晶粒定向对压电陶瓷结构和性能的影响。

晶粒定向技术制备无铅压电陶瓷的研究现状与进展

压电陶瓷晶粒定向技术是一种结构改性,它是利用压电材料性能各向异性的特点,将无规则取向的陶瓷晶粒定向排列。其特点是能够在不改变材料居里温度的前提下大幅度提高陶瓷的压电性能,常见的有热处理技术、模板晶粒生长技术、多层晶粒生长技术和定向凝固法等。本文主要介绍了热处理技术和模板晶粒生长技术并综述了晶粒定向技术对常见的几类无铅压电陶瓷结构和性能的影响。

铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的制备和掺杂改性研究进展

结合目前有关铌酸钾钠基无铅压电陶瓷的研究,综述了近年来铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在粉体制备、陶瓷的成型、烧结以及陶瓷的织构化特别是反应模板晶粒取向等制备技术上研究的新进展,并比较分析了NNK、NNK-LN、NNK-LT-LS等不同的掺杂改性体系在压电性能上的差异和改进。结果显示,改进后的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷致密度高,在压电、介电等性能上均有大幅度的提高,并且出现较宽的准同型相界。最后从不同方面展望了今后铌酸钾钠基无铅压电陶瓷在性能改进上的研究趋势及其制备技术上可能的进展。

锶掺杂二钛酸钡的熔盐法制备及其介电性能

为了获得织构化的二钛酸钡陶瓷,并利用元素替代调控和改善陶瓷介电性能的特点,采用熔盐法,以碳酸钡,二氧化钛和碳酸锶为原料,以氯化钠和氯化钾为熔盐,在840℃反应5h,X射线衍射结果显示,得到的粉体为单相,说明锶离子完全进入了二钛酸钡晶格,成功制备出了摩尔比为1%锶掺杂的二钛酸钡粉体.通过扫描电子显微镜形貌分析显示,制备的二钛酸钡锶单晶颗粒呈棒状,长约2.0μm,矩形截面宽约为100～200nm.棒状颗粒所组成的粉体经单轴压力压片、烧结后得到的二钛酸钡锶陶瓷,居里温度约为415℃,说明当锶掺杂量为1%(摩尔比)时,相比未掺杂的单晶二钛酸钡的居里温度略有降低.在测量频率为10kHz～10MHz的范围内,陶瓷片在成型时压力轴垂直方向上的介电常数峰值约是平行方向上介电常数峰值的3倍,说明陶瓷的介电性能具有明显的各向异性,成功获得了织构化的二钛酸钡锶陶瓷.