碳热还原氮化菱镁石和铝矾土合成MgAl_2O_4-SiAlON的物相演变

以菱镁石和煅烧铝矾土为主要原料,焦炭为还原剂,在氮气中采用碳热还原氮化法合成MgAl2O4-SiAlON材料,并利用XRD研究了试样在1350、1400、1500和1600℃下分别保温3h处理后产物的物相变化及配碳量(分别为理论配碳量、过量50%和过量100%)对反应产物的影响。结果表明:(1)不同温度处理后的反应产物均存在MgAl2O4相和SiAlON相,增加配碳量有利于SiAlON相的生成。本试验确定合成MgAl2O4-SiAlON的适宜工艺条件为:氮化温度1500℃,配碳过量50%。(2)配碳过量50%时,在1350和1400℃处理后产物中含有MgAl2O4、α-Al2O3和MgAl2Si4O6N4相,1500℃处理后为MgAl2O4和β-SiAlON,1600℃处理后为MgAl2O4和Mg1.25Si1.25Al2.5O3N3。

β-Sialon-Al_2O_3-SiC系复相材料的研制和性能

研究了在 15 0 0℃的流动氮气中 ,用Al粉、Si粉、Al2 O3粉、刚玉和SiC的颗粒及细粉直接制备 β Sialon -Al2 O3-SiC系复相材料的氮化烧结技术。XRD和SEM分析表明 ,结合相 β Sialon的显微形貌随刚玉量的增加由纤维状向棱柱状转变 ,发育良好。复相材料的高温抗折强度高于常温抗折强度。抗热震试验结果显示 :添加适量的刚玉对β Sialon -SiC复相材料和添加适量的SiC对β Sialon -刚玉 复相材料都具有良好的增韧效果 ,这是β Sialon的纤维增强及柱状晶体原位自补强增韧和复合弥散相增韧综合作用的结果。抗碱和抗高炉渣试验均显示了该复相材料优良的抗碱和抗铁渣侵蚀能力。

液相浸渗法制备CaAl12O19/（MgAl2O4-Al2O3）复相陶瓷

采用液相浸渗法制备了CaAl12O19/(MgAl2O4-Al2O3)复相陶瓷。研究了不同原料物质的量比(n(α-Al2O3)∶n(MgO)=1∶1、2∶1、3∶1、4∶1)对复相陶瓷的物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明:试样中的MgAl2O4均不是理论配比,Al2O3含量不足时,生成了Ca12Al14O33和CaAl4O7。与未浸渗试样对比,生成的低熔点Ca12Al14O33可能促进了MgAl2O4晶粒的生长和发育;板片状CaAl12O19的生成虽然降低了试样的体积密度,但其强度反而增大,起到了增强、增韧的作用。随着复相材料中Al2O3含量的增加,试样的体积密度和抗折强度均逐渐增大。

CaB_2O_4/CBS复相陶瓷的制备及性能

研究了偏硼酸钙(CaB2O4)与钙硼硅(CBS)玻璃按不同比例制备的CaB2O4/CBS复相陶瓷的相组成、显微结构、介电性能和热膨胀系数等。在200～500℃时,复相陶瓷的热膨胀系数为10×10–6 K–1。当添加w(CBS)为20%,CaB2O4/CBS复相陶瓷经过930℃保温2 h后,试样主要由CaB2O4晶相和少量的β-CaSiO3晶相所构成。微观结构致密,气孔率低,晶粒尺寸为5μm左右。在10 MHz下,εr为7.18,tanδ为1.2×10–4。

氮化保温时间对原位合成AlON结合MgAl_2O_4-C耐火材料的影响

为了确定制备AlON结合Mg Al_2O_4-C耐火材料的最佳保温时间,以电熔尖晶石、Si粉和鳞片石墨为主要原料,纸浆废液为成型结合剂,在氮气气氛下1 550℃分别保温1、2、3和4 h制备了AlON结合Mg Al_2O_4-C材料,研究了不同保温时间下试样的物相组成、显微结构及性能。结果表明:保温时间对试样中的物相组成无明显影响,主要有Mg Al_2O_4相、AlON相、石墨相、Al N相和Si C相;当保温时间增加到3 h时,AlON的晶体形貌呈现出表面光滑且较为完整的晶体形貌,厚度也相应增加,在试样内部与尖晶石形成化学结合,此时试样的常温和高温强度最高;保温时间为3 h的试样热震后的强度保持率也最高,且在AlON晶粒周围有少量棒状和晶须状的Al N,在试样内部形成了交织的网状结构。

共沉淀-真空冷冻干燥法制备纳米MgAl_2O_4粉体

以硝酸镁和硝酸铝为主要原料,NH3·H2O为沉淀剂,用均相混合物共沉淀法制得镁铝混合均匀的溶胶,再用真空冷冻干燥(VFD)方法在-50℃,13.3Pa的真空度下制得MgAl2O4的前驱体粉体。用TG-DSC、XRD、TEM及Autosorb-1-M等仪器研究了热处理温度及反应体系的pH值对镁铝均匀混合纳米粉体材料的物相转变、显微形貌、表面性能等的影响。研究表明:控制溶液的pH值在9.0附近,采用共沉淀-真空冷冻干燥方法,可制得粒径小、比表面积大的MgO-Al2O3二元混合纳米粉体,且其起始尖晶石化温度在600℃,经过1000℃2h处理后,已全部转变成粒径为50nm左右的纳米尖晶石,比传统制备镁铝尖晶石的温度低500～600℃。

Mg与MgO对Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料的影响

用液态复合方法制造Al2O3颗粒增强铝基复合材料,研究Mg与MgO对改善增强颗粒与基体润湿性的作用。结果表明,在830℃下,镁对增强体颗粒Al2O3/基体润湿性的改善随着基体中镁含量的提高而提高,表现为复合材料中能加入的Al2O3颗粒增加。MgO具有改善增强体颗粒Al2O3/基体润湿性的作用。αAl2O3颗粒与MgO颗粒之间是界面相MgAl2O4,MgAl2O4呈条块状分布在界面处,厚度约为100nm。

3YPSZ-Al_2O_3-Co_3O_4陶瓷力学性能的研究

为了提高3YPSZ陶瓷的强度和韧性,先研究了Al2O3的加入量对3YPSZ陶瓷力学性能的影响,结果表明,当Al2O3含量为25wt%时,3YPSZ陶瓷综合力学性能最佳,抗弯强度为582.4MPa,维氏硬度15.4GPa,断裂韧性为6.6MPa.m1/2。再将Al2O3的含量控制在25wt%,通过改变Co(NO3)2.6H2O添加剂的含量来研究3YPSZ-25wt%Al2O3陶瓷材料力学性能的变化,研究发现,当Co3O4的引入量为0.25wt%时,3YPSZ-25wt%Al2O3陶瓷材料综合力学性能最佳,抗弯强度为623.5MPa,维氏硬度为16.9GPa,断裂韧性为7.2MPa.m1/2。并利用XRD和SEM等表征方法分析了Co(NO3)2.6H2O添加剂对材料力学性能和显微组织结构的影响。

添加Y_20_3的ZrSi0_4/α-A1_20_3混合粉体的反应烧结

采用XRD和TEM等技术研究了添加Y2O3的ZrsiO4/α-A12O3混合粉体的反应烧结过程,包括坯体的致密化、Y2O3的存在方式及相组成。结果表明,Y2O3的引入加快了坯体的致密化,促进了ZrSiO4的分解和莫来石的形成。添加的Y2O3,一部分存在于晶界玻璃相中,一部分进入ZrO2晶格中使之以四方相形式存在。随着Y2O3添加量的增加,试样中四方相ZrO2相对含量增加;当Y2O3/(Y2O3+ZrO2)的摩尔比达到5％时,立方相ZrO2开始出现。

Y-TZP/MgAl_2O_4复相粉末和陶瓷的低温制备

为研究第二相粒子镁铝尖晶石（MgAl2O4）的引入对氧化钇稳定的四方氧化锆多晶体（Y-TZP）高温超塑性的影响,分别采用分步法和一步法制备了Y-TZP/30%MgAl2O4纳米粉末和亚微复相陶瓷。结果表明：MgAl2O4第二相粒子的引入不会使Y-TZP失稳;在1 580℃大气烧结1 h所制备的复相陶瓷中,0.7-1μm的镁铝尖晶石晶粒均匀地分散在0.1-0.3μm四方氧化锆晶粒中,构成相结合好的致密复合体。