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。

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl_(2)·8H_(2)O)、硼酸(H_(3)BO_(3))、水合氯化镧(LaCl_(3)·7H_(2)O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C_(6)H_(12)O_(6))为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1500℃保温2 h,可合成高纯ZrB_(2)-SiC-LaB_(6)超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB_(2)相为六方晶系,SiC相和LaB_(6)相为立方晶系,三元微晶平均尺寸为33.2 nm。

闪烧恒流保持时间对MgO-Y_(2)O_(3)复相陶瓷力学性能的影响

随着红外技术的应用和发展,红外窗口材料需要具备更高的性能。MgO-Y_(2)O_(3)复相陶瓷相比单一相Y_(2)O_(3)陶瓷具有更好的力学性能和更高的抗热冲击品质因子,同时兼具良好的光学透过性。但传统的烧结技术均需在高温高压下才能完成,这不利于通过获得细小的晶粒来提高性能。而闪烧具有烧结温度低,烧结速度快,保温时间短等特点,所获得的材料晶粒更加细小,性能更好。将闪烧用于制备MgO-Y_(2)O_(3)复相陶瓷,其性能有望得到进一步提高。实验结果表明:闪烧4到9s后,功率密度维持在700mW/mm3左右;随着恒流保持时间的增加,相对密度、维氏硬度逐渐增加,平均晶粒尺寸先减小后增大,断裂韧性先增加后减小。当恒流保持时间为62s时,相对密度和维氏硬度均达到最大值,分别为94.13%和7.87GPa;当恒流保持时间为25s时,晶粒尺寸达到最小值0.39μm,断裂韧性达到最大值1.99MPa·m1/2。

TiC-TiB_2复相陶瓷的自蔓延高温合成研究

以Ti、B和C粉末为原料 ,采用SHS/PHIP工艺制备了不同组份的TiC TiB2 复相陶瓷 ,通过试验研究了复相陶瓷的微观结构特征和力学性能。结果表明 ,SHS反应产物纯净 ,TiC TiB2 复相陶瓷中只有TiC和TiB2两相存在 ;随着TiB2 含量的增加 ,复相陶瓷中TiC颗粒尺寸变小 ,而TiB2 颗粒有异常长大现象 ;TiC TiB2 复相陶瓷的相对密度、硬度和横向断裂强度均随TiB2 含量的增加呈先增后减趋势 ;当TiB2 与TiC的重量比为 6 0 %时 ,该复相陶瓷的横向断裂强度和断裂韧度分别为 5 76MPa和 5 4 5MPa·m1 / 2 ,而相对密度达到 99 4 %。

含La或Sm的BaNd_(2-y)R_yTi_(4+x)O_(12+2x)瓷的结构与性能

ＢａＯ－Ｎｄ２Ｏ３－ＴｉＯ２系富钛区含Ｌａ或Ｓｍ的陶瓷，ＸＲＤ、ＳＥＭ显微结构分析表明，其主晶相为Ｒ（Ｒ＝Ｌａ或Ｓｍ）取代Ｎｄ固溶体ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ５Ｏ１４和ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ４Ｏ１２，均属斜方晶系，并存在少量的次晶相Ｒ２Ｔｉ２Ｏ７、ＢａＴｉ４Ｏ９、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０等。富钛区ＢａＮｄ２Ｔｉ４＋ｘＯ１２＋２ｘ（ｘ＝０～１．４００）组分和含Ｌａ或Ｓｍ的ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ５Ｏ１４组分所组成的瓷料，介质损耗显著地降低，介电常数和电容温度系数遵从李赫涅德凯对数混合定律。

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。

烧成温度和热失配对莫来石-氧化锆-钛酸铝陶瓷结构及性能的影响

研究了以电融Ｍｕｌｉｔｅ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２为原料制取Ｍｕｌｉｔｅ－Ａｌ２ＴｉＯ５－ＺｒＯ２复相陶瓷过程中烧成温度及热应力对材料的结构性能的影响。发现该材料的体密度随烧成温度的变化很奇特，Ｘ—衍射表明该系统相结构非常复杂，除主晶相Ｍｕｌｉｔｅ、ｍ－ＺｒＯ２和Ａｌ２ＴｉＯ５以外，还有次晶相ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＴｉＯ４、Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２和Ａｌ４Ｔｉ２ＳｉＯ１２等。晶界开裂以及大量气孔的存在是瓷体烧结困难和强度韧性低下的原因。

烧结制度对氧化铝陶瓷膜支撑体性能的影响

为了改进氧化铝多孔陶瓷膜制备的最佳烧结制度,以α-Al_(2)O_(3)为原料,TiO_(2)-Cu_(2)O为复相烧结助剂,CMC为造孔剂,采用挤压成型法制备管式陶瓷膜支撑体,并对支撑体的性能进行测试与表征。结果表明:当烧结温度为1150℃,保温时间为120 min,升温速率为2℃/min时,支撑体的水通量最高为4322 L/(m2·h·MPa),三点弯曲强度为42.54 MPa,酸碱腐蚀率为0.48%/0.37%,平均孔喉半径为1.373μm,退汞效率为77.4%。在此烧结制度下形成的Al_(2)O_(3)-TiO_(2)-Cu_(2)O低温共熔物,可促进支撑体烧结,提高抗折强度。