TiB_2含量对B_4C-TiB_2-Al复合材料组织与力学性能的影响

通过在B_4C-TiB_2预烧体中真空熔渗Al制备了B_4C-TiB_2-Al复合材料,研究了TiB_2含量对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明:B_4C-TiB_2-Al复合材料主要由B_4C,TiB_2,Al和Al_3BC等相组成;随着TiB_2含量的增加,复合材料的HRA硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大,断裂韧性先增大后稍微降低,当TiB_2含量为40%(质量分数)时,复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1.32%,80.3,559.4 MPa和7.83 MPa·m^(1/2);延性Al的加入、裂纹的偏转和分叉、B_4C和TiB_2晶粒的细化以及B_4C基体和TiB_2晶粒热膨胀的不匹配,是造成材料断裂韧性提高的主要原因;随着Al渗入量的增加,复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝的比例增加.

聚合物模板法制备氧化铝-氧化锆泡沫陶瓷

将发泡聚苯乙烯小球(epispastic polystyrene,EPS)排列成有序的模板,通过离心成型技术制备孔壁致密、孔径均匀的Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷。观察了EPS模板的可压缩特性,分析了浆料固相含量对离心成型过程中物质分离现象的影响,研究了不同烧结温度对Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度、孔隙率和压缩强度的影响并表征了宏观孔结构和孔壁断面的微观结构。结果表明:用50%(体积分数)固相含量的浆料可制备出孔壁均匀的样品,在样品的不同部位,Al2O3和ZrO2的分布及相对含量基本相同,物质分离现象被很好的抑制。随着烧结温度的从1450℃提高到1600℃,Al2O3-ZrO2泡沫陶瓷的烧结密度增加、孔隙率降低。在1550℃烧结2h,样品的抗压强度可达2.07MPa。

硫酸盐共沉淀法制备YAG粉体及透明陶瓷

以自制Y2(SO4)3和NH4Al(SO4)2.12H2O混合溶液为母盐,碳酸氢铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备了以YAG相为主要成分的混合粉体。研究表明,先驱体化学成分为[NH4AlO(OH)HCO3].0.3[Y2(CO3)3.2H2O]。先驱体经1200℃、2h煅烧,pH=7.2时产物以YAG相为混合粉体的主要成分,pH=8.5时Y2O3为主要成分。在较低温度下(低于1500℃),以硫酸盐为母盐制备的YAG混合粉体烧结性低于同样条件下硝酸盐为母盐合成的粉体烧结性。1100℃煅烧2h后合成的YAG混合粉体(pH=7.2),经1700℃真空烧结5h,获得了完全透明的YAG陶瓷,可见光区的最大透光率约为60%。

添加硫酸铵的氢氧化物先驱体制备Y_2O_3纳米粉热分解动力学

采用TG-DSC分析方法,研究了添加硫酸铵分散剂的氢氧化物先驱体制备Y2O3纳米粉热分解反应动力学。分别用Flynn-Wall-Ozawa法和Satava-Sestak法处理了不同升温速率下的TG-DSC曲线,两种方法得到的热分解反应动力学参数非常接近。先驱体的热分解过程为:Y2(OH)5NO3.nH2O→Y2(OH)5NO3→Y2O2(OH)NO3→Y2O3→脱出吸附的SO42-,计算所得的活化能分别为13.42、57.90、132.08和137.56kJ/mol,并推断了各阶段的反应动力学模型和最可机理函数。研究表明热分解各阶段分别符合Mampel Power法则,Avrami-Erofee方程,Avrami-Erofee方程和Mampel Power法则,相对应的机理为随机成核和随后生长。

相场法模拟AZ31镁合金再结晶晶粒长大

建立一个相场模型,并对AZ31镁合金进行再结晶晶粒长大模拟,提出一系列法则以确定模型中参数的真实值,从而实现组织演化在工业应用范围内的-真实时空模拟。在300～400℃100min内时,模拟结果与实验结果吻合得很好,在250℃时,模拟结果与实验结果有较大偏离,说明该合金体系的界面迁移激活能在低温时有所改变,定量模拟研究该合金组织的混晶程度。结果表明:合金在300～400℃时,随时效时间的延长,混晶特别严重。模型模拟相场法界面控制过程组织演变的真实时空,所确定的参数值也可以用于其他相似合金系统的模拟。

羟基磷灰石粉体的低温无压烧结行为

用热膨胀仪、X射线衍射仪和扫描电镜对沉淀法所制的羟基磷灰石(HA)粉体和其陶瓷坯体的烧结行为进行了研究。结果表明,球磨处理和粉体煅烧温度对HA坯体的烧结行为均有明显影响。球磨处理能减少粉体团聚,经球磨处理后,不同煅烧温度下的粉体粒径均小于100 nm,坯体在1050℃时收缩达到最大值,比未球磨处理时约低100℃。在相同烧结条件下,700℃、750℃和800℃煅烧粉体所得坯体最大收缩率分别为18%、21%和16.8%,最大收缩率对应温度分别为990℃、950℃和1000℃。750℃煅烧后的粉体的烧结性能最好,其坯体在1050℃无压烧结可得到相对密度98%的HA材料。

掺杂TEOS的YAG透明陶瓷相转变、烧结及微观组织

分别添加0.3%～3.0%(质量分数)的正硅酸乙酯(TEOS)为烧结助剂,利用液相烧结合成钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)透明陶瓷。结果表明:液相生成是一种动态过程,最低形成温度约为1400℃。烧结体相对密度随着烧结温度的升高而明显增大,且烧结助剂对致密化过程的促进作用与其含量有关。当w(TEOS)≤0.5%时,TEOS能够更明显地促进烧结,TEOS含量对真空烧结后烧结体内残留硅酸盐相的数量、分布和显微结构产生很大的影响。当w(TEOS)≤0.5%时,Y2Si2O7与Al2O3·SiO2(MUL)固溶于YAG晶粒内,晶界处没有残留第二相;当w(TEOS)为2%和3%时,过量的Y2Si2O7与MUL在晶界析出而成为散射源,严重损害陶瓷的光学性能。

利用高炉水淬渣制备(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷的组织与性能

以高炉水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉体为原料采用无压烧结技术制备了(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷。通过用排水法、三点弯曲实验法、金相显微镜法、XRD法等手段研究了(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷的烧结致密化过程、材料的力学性能、显微组织、相组成和材料的断裂特征。结果表明,适量的Y2O3促进材料的烧结致密化和提高材料的力学性能,但Y2O3过量(大于10%)时对材料的烧结和力学性能不利。掺杂Y3+的(Ca/Y)-α-Sialon呈柱状晶,随着Y2O3含量的增加和烧结温度的提高,(Ca/Y)-α-Sialon呈柱状晶出现粗化和等轴化。含10%Y2O3的材料在1700℃烧结时可获得较高的力学性能。

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO3)3·9H2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶。分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al2O3薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性。结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/LHNO3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al2O3薄膜。升高烧结温度,Al2O3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构。薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高。

（Y,Gd,Tb）2O3单分散球形绿色荧光粉的合成及发光性能的尺寸效应研究

以稀土硝酸盐和尿素为原料,采用均相沉淀技术合成碱式碳酸盐前驱体并经后续煅烧制备了（Y,Gd,Tb） 2O3单分散球形绿色荧光粉,通过调整尿素/稀土离子的摩尔比实现了颗粒尺寸在约110-160 nm范围内的有效控制,X-射线及电镜分析表明,每一球形颗粒均为由约40 nm晶粒组成的多晶体,所得荧光粉在275 nm紫外光激发下于约546 nm呈现鲜艳的绿光发射（Tb3＋的5D4寅7F5发射跃迁）,且发光强度呈现明显的颗粒尺寸依存性,发现大颗粒粉体因比表面积小、表面缺陷少而呈现更为优异的发光,但颗粒尺寸不明显影响546 nm发光的荧光寿命,均约为1.50 ms.

Lu_2O_3和Lu_2O_3:Eu^(3+)单分散球形粉体合成及其荧光性能研究

以Lu(NO3)3和尿素为原料,采用均相沉淀法合成镥盐前驱体,研究Lu3+浓度、尿素/Lu3+摩尔比R对前驱体形貌的影响。结果表明,在反应温度为95℃时,低Lu3+浓度有利于单分散球形粉体的合成,并且适当的调整R值可将单分散球形颗粒尺寸控制在180～270 nm之间。在此基础之上,研究Eu3+掺杂Lu2O3单分散球形荧光粉体的合成,探讨了Eu3+的掺杂量(1%,3%,5%,7%,9%(原子分数))及煅烧温度(600～1200℃)对颗粒形貌及其荧光性能的影响。结果表明,Eu3+的掺杂使所得(Lu,Eu)盐前驱体颗粒尺寸远小于单纯的Lu盐前驱体,且Eu含量对荧光粉的荧光强度有着显著的影响,荧光淬灭浓度为5%。在考察的煅烧温度范围内,荧光粉的荧光强度随煅烧温度的提升而增强。

交流电作用下Au薄膜热疲劳失效行为的研究

本文研究了交流电致循环热应变作用下200 nm厚Au薄膜的失效行为.结合实验结果和理论计算,确定了交流电作用下6μm宽Au薄膜导线上的温度分布,并由此确定了Au互连线在交流电作用下达到稳定状态后的循环热应变范围.结果表明,应变范围△ε≤0.35%,经过5×10~6cyc热循环后,Au互连线中的晶粒出现不同程度的增长,晶界损伤导致Au互连线的最终失效.对Au薄膜热疲劳、机械疲劳失效行为及其机制进行了分析.