烧结温度对YAG多孔陶瓷结构演化及力学性能的影响研究

钇铝石榴石(YAG)具有许多优异的性能,被广泛研究和应用。采用真空烧结制备YAG多孔陶瓷,分析结果表明:在1 500℃烧结的YAG多孔陶瓷微孔结构均匀规整,孔径约为5μm,晶粒形貌呈规则颗粒状,断裂形式为沿晶断裂;1 550℃烧结的多孔陶瓷,微孔结构均匀规整,孔径处于2～5μm之间,晶体呈棒状或针状结构,断裂形式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;1 600℃烧结的陶瓷,晶粒长成片状结构,孔结构基本消失,断裂形式为穿晶断裂。随着真空烧结温度的升高,不但YAG多孔陶瓷的孔结构逐渐消失,而且能耗越来越多;结合孔隙度、力学性能与能耗之间的性价比综合考虑,确定YAG多孔陶瓷的烧结温度为1 550℃。

发泡剂含量对YAG多孔陶瓷的性能影响研究

采用共沉淀法合成YAG粉体,经过配料、干压成型和真空烧结制备YAG多孔陶瓷材料,并研究发泡剂含量对YAG多孔陶瓷的性能影响。结果表明:YAG多孔陶瓷随着发泡剂含量逐渐增多,其气孔率逐渐增高,抗压强度逐渐降低。烧结温度升高,气孔率下降,抗压强度升高。保温时间延长,气孔率降低,抗压强度升高,但是YAG多孔陶瓷的性能对于烧结温度和保温时间而言,烧结温度相对更为敏感。综合整个烧结工艺及性价比,YAG多孔陶瓷发泡剂含量为15wt%并在1550℃烧结保温1 h较为适宜。

无压烧结制备YAG多孔陶瓷的工艺及性能

为了能够利用YAG优异的性能开发出更多的功能材料,通过调整无压烧结技术工艺参数成功制备YAG多孔陶瓷材料。结果表明:1500℃烧结的YAG多孔陶瓷的气孔率与1550℃烧结的陶瓷相近,但是1550℃制备的陶瓷具有较多烧结颈使抗压强度较高。保温2 h的样品与保温1 h的样品进行对比表明,保温2 h样品包裹气泡长大使气孔率高,液相较多颗粒联接牢固使抗压强度高。升温速度为5℃/min制备的陶瓷比升温方式10℃/min制备的陶瓷气孔率和抗压强度都高。在800℃排碳所制备的样品的气孔率和抗压强度都比1000℃排碳的高。通过分析工艺参数与性能之间的内在联系,得出烧结温度为1550℃,保温2 h,升温速度为5℃/min,800℃排碳时间1 h制备的YAG多孔陶瓷材料较为适合,其材料气孔率为59.4%,抗压强度为8.55 MPa。

YAG多孔陶瓷的烧结工艺优化及性能研究

由于钇铝石榴石(YAG)具有许多优异的性能,因此其被广泛研究和应用。本文对YAG多孔陶瓷烧结工艺进行优化研究,通过研究结果表明:随着升温速率减慢,气孔率先增大后减小,而抗压强度则呈现增大趋势。随着排碳温度的提升,陶瓷的气孔率就降低,但是抗压强度反而有所增强。随着排碳时间的增长,陶瓷气孔率反而下降,但是抗压强度却有所上升。随着烧结温度的增加,陶瓷的气孔率呈现出先增大后减小的趋势,但是抗压强度一直保持增大趋势。随着保温时间的延长,陶瓷气孔率出现降低现象,但是抗压强度则增大。结合YAG多孔陶瓷的气孔率和抗压强度综合考虑,YAG多孔陶瓷的烧结工艺得以优化,较佳烧结工艺为升温速率为8℃/min、排碳温度为800℃、排碳时间为1 h、烧结温度为1450℃,保温时间为2 h,所制备的YAG多孔陶瓷气孔率为57.4%,抗压强度为8.89 MPa。