振荡热压烧结ZrB_(2)-SiC陶瓷的力学性能

采用振荡热压烧结(HOP)和热压烧结(HP)工艺制备了ZrB_(2)-SiC陶瓷,研究了振荡压力对ZrB_(2)-SiC陶瓷致密化及力学性能的影响。结果表明,与采用HP工艺制备ZrB_(2)-SiC陶瓷相比,HOP工艺的致密化速率有显著提升;ZrB_(2)与SiC两相界面结合良好;HOP工艺制备的ZS30样品的硬度和断裂韧性分别达到了21.1 GPa和7.3 MPa·m^(1/2),较采用HP工艺在相同烧结参数下制备的试样有大幅提升。HOP在制备高性能ZrB_(2)-SiC陶瓷方面展现出良好发展前景。

Ag-MgF_2金属陶瓷体的烧结条件与微观结构

本文报道了Ag -MgF2 金属陶瓷体的烧结条件与微观结构之间的关系。X射线衍射分析表明 ,当真空烧结炉中有氧气氛存在时 ( 3 0Pa的低真空 ) ,如烧结温度T≥ 60 0℃ ,Ag -MgF2 体系将转变为Ag -MgF2 -MgO ;当烧结温度达到 12 5 0℃时Ag -MgF2 体系转变成为Ag -MgO。在高真空中 ( <10 -3Pa)烧结时 ,Ag -MgF2 体系将保持不变。烧结后的Ag -MgF2金属陶瓷体的空隙率 ,在 3 0 %～ 5 5 % (质量分数 )Ag范围内出现极大值。

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。

原位反应烧结Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷的制备工艺及力学性能

ZrB_(2)-SiC复相陶瓷在超高温领域具有重要的应用前景,但韧性低限制了其应用。本工作通过原位反应烧结制备出Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷,研究了Zr/Al物质的量比和烧结工艺对复相陶瓷的烧结性能、显微结构和力学性能的影响。结果表明:随着Zr/Al物质的量比的减小,原位反应合成的Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物逐渐增多;随着烧结温度的升高,Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物逐渐反应合成;随着烧结压力的增加和保温时间的延长,复相陶瓷主要相成分为ZrB_(2)、SiC和Zr_(2)Al_(4)C_(5),开气孔率呈现下降的趋势,断裂韧性呈现先增加后降低的趋势。采用Zr/Al物质的量比2∶6、烧结温度1800℃、烧结压力20 MPa、保温时间3 min,通过SPS原位反应烧结制备的Zr_(2)Al_(4)C_(5)化合物增韧ZrB_(2)-SiC复相陶瓷,其断裂韧性可达(5.26±0.37)MPa·m 1/2;韧化机理主要包括裂纹偏折、裂纹桥接、裂纹分叉以及层状Zr_(2)Al_(4)C_(5)晶粒拔出等能量耗散机制。

放电等离子烧结制备ZrB_(2)-SiC超高温陶瓷的力学性能及氧化行为

在服役环境中,超高声速飞行器表面与空气剧烈摩擦导致温度极高。超高温陶瓷相较于一般陶瓷而言具有高熔点和良好的抗氧化烧蚀性能,是目前极具前景的热防护材料之一。采用放电等离子两步烧结工艺将ZrB2纳米粉末和SiC粉末在1700℃下制备超高温陶瓷材料ZrB2-20%SiC,通过纳米压痕微观实验、三点弯实验研究其力学性能及其在高温环境下的氧化行为,着重分析1000、1200、1400和1600℃4种不同氧化温度下ZrB2-20%SiC超高温陶瓷的氧化表面、氧化截面和氧化层厚度。结果表明:ZrB2-20%SiC超高温陶瓷的硬度为18 GPa,弹性模量为541 GPa,断裂韧性为5.7 MPa·m1/2;当氧化温度为1600℃时,超高温陶瓷内部的SiC由被动氧化转变为主动氧化,并且随着氧化温度升高,超高温陶瓷氧化层厚度与氧化温度呈正相关。

ZrO_2-8 mol% Y_2O_3纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究

以湿化学法制得Zr(OH) 4 和Y(OH) 3 的共沉淀为前驱体 ,在碱性介质中用水热法合成了ZrO2 8mol %Y2 O3 立方相纳米晶 .研究发现 ,不同水热反应温度、时间及pH值均对立方相纳米晶晶粒大小有较显著影响 .将ZrO2 8mol%Y2 O3 纳米晶在较低温度 (14 0 0℃ )下烧结制得了致密的固体电解质陶瓷样品 ,比通常高温固相反应法采用的烧结温度 (>15 5 0℃ )降低了 15 0℃以上 .测定了陶瓷样品 60 0～ 10 0 0℃下的氧浓差电池电动势及氧泵 (氧的电化学透过 )性能 .结果表明 ,用本研究方法制得的烧结体在高于 80 0℃时的氧离子迁移数为 1,具有优良的氧离子导电性能 .

氧化铝陶瓷蓄热体的烧结性及抗热震性能研究

在 Al2 O3中加入一定量的苏州土和 Mg O,使 Al2 O3陶瓷在 14 5 0～ 15 5 0℃的温度范围内烧结。利用 XRD、SEM等手段进行测试 ,结果表明在烧成过程中苏州土、Mg O与 Al2 O3反应生成低共熔相和一定量的尖晶石小晶粒 ,填充在 Al2 O3晶粒之间 ,有效地降低 Al2 O3陶瓷的烧结温度 ;控制苏州土和 Mg O的外加量 ,能够调节 Al2 O3晶界上形成的尖晶石量和液相量 ,可有效抑制 Al2 O3晶粒的长大 ,使 Al2 O3陶瓷晶粒细小且分布均匀 ,有利于陶瓷显微结构的改善。Al2 O3晶粒的均匀化、细晶化 ,能够显著提高 Al2 O3陶瓷的强度 ,降低其热膨胀系数 ,从而提高 Al2 O3陶瓷的热稳定性。

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。

YBa_2Cu_3O_(7-6)烧结体的力学性能研究

本文报道了采用干法、硝酸盐溶液蒸发分解法、草酸盐共沉淀法和柠檬酸盐热解法四种制粉工艺所制的YBa_2Cu_3O_(7-δ)烧结体样品的维氏硬度和断裂韧性测试结果,对它们的相对大小作了比较,并结合显微形貌上的差异作了相应的讨论。结果表明,柠檬酸盐热解法样品晶界强度最高,因而具有最好的断裂韧性(K_(IC))和硬度值,其样品之一的K_(IC)达到1.655MP_am^(1/2),高于最大的文献报道值。

微波混合加热法合成Cr_2AlC陶瓷粉体

以Cr、Al、Cr_3C_2粉为原料,采用微波混合加热法在700~1 050℃内保温3 min,氩气保护下,合成了Cr_2AlC陶瓷粉体。考察了物料比、烧结温度对产物的影响。采用XRD、SEM、DSC对样品的物相、形貌进行了表征。结果表明,当原始组分中Al非过量时,样品为Cr_2AlC单相;当n(Cr_3C_2)∶n(Al)∶n(Cr)=1∶(2.1~2.4)∶1时,样品主相为Cr_2AlC,另有少量杂质相C(石墨)和Cr8Al5。微波混合加热到700~1 000℃时,目标相快速增加伴随着Cr-Al金属间化合物、未反应的Cr和Cr_3C_2的减少;在1 050℃时保温3 min,可获得单相Cr_2AlC陶瓷粉体,其平均颗粒尺寸为5~8μm。

(ZrO_2)_(0.86)(Sm_2O_3)_(0.14)纳米粉体的水热法合成及其烧结体的电性能

以湿化学法制得Zr(OH)4和Sm(OH)3的共沉淀为前驱体,在碱性介质中用水热法合成了(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14及(ZrO2)0.88(Sm2O3)0.12纳米粉体.将纳米粉体在较低温度(1450℃)下烧结制得了致密的固体电解质陶瓷样品,比通常高温固相反应法采用的烧结温度(>1600℃)降低了150℃以上.XRD测定结果表明,(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14纳米粉体及其烧结体均为立方相,但(ZrO2)0.88(Sm2O3)0.12纳米粉体为立方相,它的烧结体为立方相和单斜相的混合相.用交流阻抗谱法、氧浓差电池法及氧泵(氧的电化学透过)法研究了(ZrO2)0.86(Sm2O3)0.14陶瓷样品在600～1000℃下的离子导电特性.结果表明,该陶瓷样品在600～1000℃下氧离子迁移数为1,氧离子电导率的最大值为3.2×10-2S?cm-1,是一个优良的氧离子导体;它的氧泵性能明显地优于YSZ.

Al_2O_3对氧化镁陶瓷烧结性及抗热震性的影响（英文）

本文以纳米氧化镁,硫酸铝和氨水为原料,采用共沉淀法制备表面由Al_2O_3前驱体包覆的MgO陶瓷。对烧后试样进行常温烧结性能和抗热震稳定性能检测。试样相组成的确定和显微结构分析是分别通过XRD和SEM手段来进行的。着重研究了由前驱体转化得到的Al_2O_3作为烧结助剂对氧化镁陶瓷的烧结性及抗热震性的影响。结果表明:加入Al_2O_3后,试样中生成了镁铝尖晶石,提高了试样的致密度,最大可达到3.48 g/cm^3。在试样的显微结构中出现了大量微裂纹和粘连区域,一定程度上优化了试样的抗热震稳定性。

B_(4)C含量对ZrB_(2)陶瓷微观结构及力学性能的影响

针对ZrB_(2)陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB_(2)陶瓷烧结致密化的问题,添加B_(4)C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB_(2)陶瓷材料,研究B_(4)C含量(w(B_(4)C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B_(4)C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB_(2)晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B_(4)C含量增加,ZrB_(2)陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B_(4)C)为7%时,ZrB_(2)晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B_(4)C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。

Nb和TiB_(2)对ZrB_(2)基复合陶瓷材料组织及性能的影响

利用气压辅助烧结法制备ZrB_(2)基复合陶瓷材料,借助力学性能测试、XRD、SEM等探究了添加Nb与TiB_(2)对所制材料烧结行为、力学性能及抗氧化能力的影响。结果表明,金属Nb在烧结过程中发生塑性形变促使ZrB_(2)颗粒重排,同时破坏B—B共价键促进物质扩散,改善了材料的烧结及力学性能,但也造成材料高温抗氧化性能下降。进一步引入TiB_(2)能提高陶瓷材料的力学性能,且反应生成的ZrTiO4有利于形成抗氧化保护层以提高材料的高温抗氧化能力。

NiFe_2O_4复合氧化物陶瓷粉体的制备

采用粉末冶金固相烧结法制备了NiFe2O4铁氧体粉体。对NiFe2O4粉体试样进行了DTA分析,研究了不同配比的NiO和Fe2O3粉末在980℃和1100℃烧结温度下的情况,对产物进行了XRD和SEM分析,结果表明:随着温度的升高(980～1100℃),烧结粉末的分散性越来越好,纯度也越来越高,NiFe2O4陶瓷粉体也逐渐显示出明显的尖晶石形貌。本研究制备尖晶石NiFe2O4陶瓷粉体的最佳工艺条件是:1100℃左右,时间为6h最好。

Ti_2SC陶瓷粉体的制备及其机理研究

以TiS2、Ti、C为原料,利用无压烧结方法制备Ti2SC陶瓷粉体。研究了组成和烧结温度对试样物相组成的影响。利用XRD、SEM、差热分析和热力学分析方法对样品的物相和反应路径进行表征分析。结果表明：当原始组分中S过量10at%时,样品主相为TiS,只有少量目标相Ti2SC存在。随着S过量的增加,目标相含量随之增加,但C含量减少。当S过量30at%时,样品中主相为Ti2SC,只有微量的C,TiC和TiS存在。当原料比为1.15TiS2/2.85Ti/2C时,烧成温度为1 600℃,氩气气氛下合成了纯度较高的Ti2SC陶瓷粉体,其晶粒尺寸为510μm。在TiS2-Ti-C体系中,由TiS和TiC反应生成目标相Ti2SC。

Al_2O_3陶瓷基片电子封装材料研究进展

总结微电子封装技术对封装基片材料性能的要求,介绍Al2O3的多晶转变和典型性能,讨论超细Al2O3粉体的3种制备方法:固相法、气相法和液相法;分析Al2O3陶瓷常用烧结助剂的基本作用和Al2O3陶瓷常用的6种烧结方法:常压烧结法、热压烧结法、热等静压烧结法、微波加热烧结法、微波等离子烧结法和放电等离子烧结法;指出Al2O3陶瓷基片的发展方向。

原位制备细晶Si_3N_4-Si_2N_2O复相陶瓷

以Y2O3和Al2O3纳米陶瓷粉体作为烧结助剂,液相烧结非晶纳米Si3N4陶瓷粉体,制备Si3N4-Si2N2O复相陶瓷。Si2N2O相通过原位反应2Si3N4(s)+1.5O2(g)=3Si2N2O(s)+N2(g)生成。1600℃烧结,烧结体保温30min,Si2N2O体积分数达到52%,基本由细小均匀的球形晶粒构成,平均粒径尺寸210nm,相变过程中,个别颗粒异常长大,长径比达到1.5。保温时间对孔隙、密度和粒径产生重要影响:随着保温时间的延长,孔隙逐渐收缩减小,烧结体的致密度逐渐提高,晶粒逐渐长大,保温60min,孔隙几乎完全闭合,相对密度达到99.1%,平均粒径280nm。当保温时间达到90min时,相对密度增加并不明显,但平均粒径长大到360nm。

溶液浸渍法制备Al_2O_3陶瓷布的研究

以棉布和粘胶纤维布作为前驱体布,采用溶液浸渍法制备了Al2O3陶瓷布。采用扫描电子显微镜、X射线衍射研究了不同工艺对Al2O3陶瓷布显微结构和成分的影响。结果表明:采用棉布及粘胶纤维布均能制得Al2O3陶瓷布,其纤维纹理与前驱体布织物结构保持一致;随着烧结温度升高,显微组织越愈加致密,纤维断裂程度减小,烧结应在900～1000℃进行。

纳米粉掺杂的Y_2O_3-ZrO_2陶瓷的制备

采用纳米粉掺杂烧结制备了Y2 O3 -ZrO2 陶瓷。测试发现 ,纳米粉的掺入在一定程度上可以使烧结体的密度和硬度得到提高。SEM和EDS分析表明 ,烧结体表面比较平滑 ,元素分布比较均匀 。