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。

SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的研究进展

SiC-ZrC复相超高温陶瓷改性C/C复合材料的制备工艺原理与单一陶瓷相改性C/C复合材料的工艺原理基本相同,但SiC-ZrC复相陶瓷具有耐高温、温域宽(1600~2500℃)、抗氧化、工艺适应性好等优点,在测试和应用中表现出优异的力学性能和抗烧蚀性能,能够有效填补目前高温段热防护材料的空缺,因此已经成为C/C复合材料基体掺杂改性的重要选择,在航天飞行器防热领域极具应用潜力。本文针对C/C-SiC-ZrC复合材料的发展潜力和应用空间,从制备工艺、结构特征以及性能特点三个方面综述了C/C-SiC-ZrC复合材料当前的研究进展,分析了制备工艺对复合材料微结构和性能的影响规律,提出了基于工程应用C/C-SiC-ZrC防热材料的发展建议。

一步法制备MgO-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能

MgO-Nd_(2)Zr_(2)O_(7)(M-NZO)复相陶瓷作为一种潜在的惰性燃料基材,可以用于替代(U,Pu)O_(2)混合氧化物燃料中的UO_(2),并将PuO_(2)弥散在其中以制备惰性基材燃料。本文采用一步法在1500℃烧结24 h制备了M-NZO复相陶瓷,在物相组成、微观形貌的分析基础上,系统研究了其热导率和热膨胀系数等热物理性能。结果表明利用一步法制备的M-NZO复相陶瓷仅由MgO和Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石两相组成,两相的平均晶粒尺寸为0.75μm和0.70μm,且制备的复相陶瓷结构致密、孔隙率低。热物理性能测试结果表明一步法制备的M-NZO复相陶瓷在1400℃时的热导率是UO_(2)陶瓷的2.1~3.8倍,且在测试温度范围内,一步法制备的M-NZO复相陶瓷具有更加优异的热导率,在高温下(800℃)比文献中采用两步法制备的M-NZO复相陶瓷高出约2 W·m^(-1)·K^(-1)。热膨胀方面,一步法制备的M-NZO复相陶瓷的热膨胀系数为12.3×10^(-6)~14.1×10^(-6)/K,与两步法制备的M-NZO复相陶瓷热膨胀系数相当。此外,M-NZO复相陶瓷的热导率和热膨胀系数均随MgO含量的增大而变高,结合理论最小热导率计算结果可以得出,最佳的M-NZO复相陶瓷化学组成为0.5M-0.5NZO。以上结果表明,一步法制备的M-NZO复相陶瓷具有优异的热导率和稳定的热膨胀性能,为其在惰性基材燃料中的应用提供了更多的选择和热物理性能基础数据上的支持。

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能。当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2。复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构。

由聚碳硅烷生成纳米SiC颗粒增强B_4C基复相陶瓷的结构与性能

制备了由聚碳硅烷（PCS）为先驱体裂解形成的纳米SiC增强的B4C基复合材料,并与直接球磨混合法制备的纳米SiC增强的B4C基复合材料进行了对比研究.实验结果表明,先驱体法制备的复合材料形成一种复杂的晶内/晶间结构;B4C内部的纳米SiC和Al2O3内部的少量纳米SiC、晶界处的层片状Sic、B4C晶粒内部的SiC亚晶界结构.材料的断裂方式以穿晶断裂为主,形成晶内裂纹扩展路径,增强了材料的韧性.采用PCS为先驱体工艺制备高性能的纳米复相陶瓷,其组织均匀性、致密度和力学性能均优于直接机械混合制备的纳米复合材料.

Sialon复相陶瓷刀具材料的研制

本文在相关系研究与组份设计的基础上，研制成β－Ｓｉ３Ｎ４／α－Ｓｉａｌｏｎ与α＇－β＇－Ｓｉａｌｏｎ两种复相陶瓷，对这两种材料进行了力学与热学等性能以及力学性能与显微结构关系研究．并以国产原料与德国ＳｔａｒｃｈＬＣ—１２原料，采用ＧＰＳ与ＨＰ烧成工艺制成刀片，作了金属切削加工对比试验．研究结果表明，国产原料与进口原料差异无几．ＨＰ制成刀片耐磨性略优于ＧＰＳ，但批量生产成本高于ＧＰＳ．

Al_2O_3基纳米复相陶瓷的研究进展

从纳米复相陶瓷的研究、发展及增韧增强的机理出发 ,论述了Al2 O3基纳米复相陶瓷的研究进展 ,同时阐述了有关的增韧机理 ,并提出了纳米金属间化合物增韧Al2

TiO_2－Al－B系反应烧结制备的复相陶瓷和原位Al基复合材料

采用反应烧结方法，利用ＴｉＯ２，Ａｌ和Ｂ粉末间的放热反应在较低的温度下制备Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷和原位生长Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２弥散粒子增强Ａｌ复合材料Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＢ２复相陶瓷是密度ρ～０．８的多孔体，由尺寸约１０μｍ的生长单元构成晶粒，在陶瓷中还含有少量的Ａｌ３Ｔｉ．Ａｌ基复合材料中原位形成的Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２粒子尺寸小于２μｍ，在基体中呈现均匀分布，没有发现Ａｌ３Ｔｉ生成．这种原位Ａｌ基复合材料具有优于ＳｉＣｗ／Ａｌ复合材料的强度．

弛豫型铁电体Pb(B_(1/3)Nb_(2/3))O_3基复合陶瓷中两相共存的研究

在ＰＺＮ－ＢＴ－ＰＴ，ＰＭＮ－ＢＴ－ＰＴ和ＰＮＮ－ＰＴ系统中，用两相混合烧结法，分别制备了ＰＺＮ基、ＰＭＮ基和ＰＮＮ基复合陶瓷．介电性能测试结果表明，ＰＺＮ基陶瓷为两相共存的复相陶瓷；而ＰＭＮ基和ＰＮＮ基陶瓷中的两相都发生了很大程度的固溶．应用键价理论和键性分析对此进行了讨论，并从两组元间扩散动力学的角度和显微结构特征对这一现象进行了分析．

Al_2O_3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al_2O_3-ZrO_2(3Y)-Spinel纳米复合粉体,其颗粒大小为20～30 nm,粒度分布均匀,无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷,结果表明:由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al_2O_3的致密化,纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低,其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明:在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力,变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中,材料没有出现明显的应变软化,显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。

TiB_2基复相陶瓷研究进展

与单相TiB_2陶瓷相比,TiB_2基复相陶瓷具有更加优良的物理、化学性能,是一种极具应用前景的高温结构陶瓷,在切削刀具、耐磨部件、高温结构件、核反应堆的保护外壳以及电弧反应的阴极材料等方面都具有重要的应用价值,受到国内外研究人员的普遍关注。介绍了近年来各种TiB_2基复相陶瓷的研究进展,重点介绍了TiB_2与TiC、SiC和B4C等几种材料构成的TiB_2基复相陶瓷的研究情况和水平,并对TiB_2基复相陶瓷的制备工艺进行了评述,指出了无压烧结工艺制备TiB_2基复相陶瓷的优势。最后,提出了TiB_2基复相陶瓷在今后研究中亟待解决的几个问题。相信,随着粉体制备技术、复合工艺水平以及烧结技术的不断进步,未来TiB_2基复相陶瓷的应用会越来越广。

复相Sialon陶瓷材料的研究进展

复相 Sialon 陶瓷材料是一种比单相 Sialon 性能更优良的高技术新材料。较详尽地阐述了目前已制备出的各种复相 Sialon 陶瓷材料的性能,特别报道了目前研究较少的 O′-Sialon-TiN 复相陶瓷材料的部分性能,并展望了复相 Sialon 陶瓷材料的应用前景。

PMN基复相弛豫铁电陶瓷电致应变及其温度稳定性的研究

用熔盐法制备的不同居里温度的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3基陶瓷预烧粉体和烧结粉体为初始高、低温组元,采用混合烧结法制备出PMN基弛豫铁电复相陶瓷,研究了PMN基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能及其温度稳定性。结果表明:采用烧结粉体制得的复相陶瓷不仅具有较大的介电常数(室温介电常数为8368)和电致应变2.8×10-4,而且在-10^+70℃范围内温度稳定性也较好。

超高温复相陶瓷基复合材料烧蚀行为研究

采用前驱体浸渍热解(PIP)工艺制备了ZrC-SiC、ZrB_(2)-ZrC-SiC和HfB_(2)-HfC-SiC复相陶瓷基复合材料,复合材料中的超高温陶瓷相均呈现出亚微米/纳米均匀弥散分布的特征,对比研究了上述材料在大气等离子和高温电弧风洞考核环境中的超高温烧蚀行为。研究结果表明,超高温复相陶瓷基复合材料相比传统的未改性SiC基复合材料,烧蚀后复合材料表面原位生成了固液两相致密氧化膜,两相协同作用实现了抗冲蚀和抗氧化的效果,对液相SiO_(2)的流失起到了阻碍作用,提升了材料的超高温烧蚀性能。在此基础上,提出了设计超高温复相陶瓷基复合材料应考虑的因素。上述研究结果对陶瓷基复合材料在超高温有限寿命领域的应用具有一定的指导意义。

PZN-PFN基复相陶瓷的制备及介电性能研究

用混合烧结法制备了两相共存的PZN -PFN复相陶瓷 ,分析了实现两相共存的原因。研究了复相陶瓷的介电性能及其温度稳定性 ,也详细研究了烧结温度和保温时间对复相陶瓷介电性能及其温度稳定性的影响。

Al_2O_3-TiC基复相陶瓷的制备和性能

Al_2O_3(TiC基复相陶瓷具有高强度、高硬度和较好的高温稳定性, 常用于刀具、发热体和电子器件. 本文综述了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷的各种制备方法及其优缺点、常温和高温性能、各种增韧手段和增韧机制, 并展望了Al_2O_3(TiC基复相陶瓷研究的发展方向.

PZN基复相陶瓷介电性能和电致伸缩性能的研究

以不同居里温度的ＰＺＮ基弛豫铁电陶瓷为原始高、低温组元，采用二次合成法制备出ＰＺＮ基复相陶瓷，研究了ＰＺＮ基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能．结果表明：复相陶瓷温度稳定性好，弥散相变度大，在具有较大的电致应变的同时具有较小的滞后，表现出优异的介温特性和电致伸缩性能．

原位合成TiB_2-SiC基复相陶瓷高温磨损断裂力学特性的研究

在SiC基体中,用TiC和B4C为原料采用固相反应原理原位合成了高温自润滑TiB2-SiC基复相陶瓷,提高了SiC陶瓷高温摩擦学性能;高温摩擦氧化是TiB2-SiC/TiB2-SiC高温自润滑的主要机制。试样磨损断面氧化层和过渡层接触紧密;摩擦表面具有塑性变形性能,由脆性体向塑性体或者弹塑性体过渡。复相陶瓷中TiB2颗粒产生的“钉扎效应”,导致裂纹扩展路径偏转,改变了应力场的分布特性,降低了微裂纹尖端应力场强度,提高了裂纹扩展门槛值。TiB2-SiC磨损中存在断裂力学上的(Ⅰ+Ⅱ)型和(Ⅰ+Ⅲ)复合裂纹非平面扩展,以及裂纹尖端微小塑性屈服区的存在,使得裂纹扩展门槛值在“极限上值”和“极限下值”间随着裂纹扩展实际有效长度的变化而动态变化,导致材料延迟断裂。

BN/Sialon复相陶瓷的显微结构及Sialon晶粒Z值的不确定性(英文)

采用热压烧结工艺开发了高抗热震性及无明显各向异性的BN（P）／SIALON复相陶瓷，观察分析了显微结构特征，发现SIALON晶粒Z值随晶粒结晶形态不同及晶粒内位置不同而呈现不确定的现象.

基于棒状共晶体边界滑移的复相陶瓷开裂应力

根据共晶基复相陶瓷的组织结构特征,建立开裂应力预报模型,为分析复合材料的破坏形式提供了理论依据。共晶基复相陶瓷以含纳/微米纤维的棒状共晶体为基体,并在棒状共晶体周围分布有少量的片晶和球晶。基于棒状共晶体内纤维-基体间强约束界面所传递的拉应力,建立了载荷传递模型;根据两棒状共晶体之间或共晶体与周围其他晶粒之间的弱界面特性,通过边界滑移条件确定棒状共晶体表面切应力;考虑棒状共晶体方位的随机性,当复相陶瓷承受拉伸载荷时,借助棒状共晶体的外加应变与复相陶瓷外加载荷间的关系,得到复相陶瓷开裂应力的理论表达式,结果表明开裂应力与棒状共晶体内纳/微米纤维的直径和体积分数密切相关,复相陶瓷开裂应力随着纤维直径的增大而增大,随纤维体积分数的增大而减小。