微波加热实现陶瓷材料同时烧结与连接的研究

利用微波加热方法对ＺＴＡ（Ａｌ２Ｏ３＋２０ｗｔ％ＺｒＯ２）,Ｙ－ＴＺＰ（２．７ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）进行了同时烧结与连接,并进行了常规加热对比试验。对ＺＴＡ、Ｙ－ＴＺＰ的烧结密度及二者的连接强度进行了评定。利用扫描电镜对微观组织进行了观察。结果表明,利用微波加热可以顺利实现陶瓷材料之间的同时烧结与连接。与常规方法相比,微波加热时致密化过程快,收缩致密化协调性好,组织细小、均匀,连接强度高。     

镍掺杂对α-Al2O3烧结过程、微观结构及力学性能的影响

 首先采用非均相沉淀包裹法制备金属镍包裹α-Al₂O₃复合微球粉体,然后采用热压烧结制备了Al₂O₃/Ni金属陶瓷。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）对复合粉体及热压烧结产物的成分和结构进行了表征,利用阿基米德法测量了复合陶瓷的密度,分别通过三点弯曲法和单边切口横梁法对陶瓷试条的抗弯强度和断裂韧性进行评估。研究发现：金属镍的引入活化了α-Al₂O₃的烧结,镍粒子均匀地分布在氧化铝的晶界上,增加了弱界面,提高了氧化铝的断裂韧性,最高可达7.62 MPa·m^1/2。     

多孔氧化铝陶瓷晶粒异向生长机理研究

采用直接发泡法制备多孔氧化铝陶瓷,研究了在1550℃烧结温度下Mg(NO3)2及TiO2对氧化铝陶瓷晶粒生长的影响机理,提出两个氧化铝陶瓷晶粒异向生长模型。结果表明:Mg(NO3)2对氧化铝晶体生长有抑制作用,而TiO2对氧化铝晶体生长有促进作用,同时采用Mg(NO3)和颗粒状TiO2作为烧结助剂能够促使氧化铝晶粒异向生长;并且在氩气气氛中1550℃烧结时,多孔氧化铝陶瓷晶粒各向异性生长更为显著。     

水溃性包埋料的探索性研究

对以氧化铝、氧化钙、碳酸钙为主要原料配制包埋料进行了初步研究,并就不同温度、不同配比对硬化时间、烧结强度、收缩率及水溃性能的影响进行研究和探讨.结果表明:随氧化铝含量的增加,试样的强度和收缩率增大;随烧结温度的提高,试样的收缩率和水溶时间增大.     

陶瓷材料的微波烧结机理探讨

本文根据部分陶瓷材料的微波烧结实验结果和微波加热的特点，对陶瓷材料的微观结构进行了分类，分析了电场在不同结构中的分布特点。提出了微波加热的微区温度梯度模式，以及微波连接的液相连接方式，并据之对实验结果给出了合理的分析和解释。     

Al_2O_3-ZrO_2-MgAl_2O_4三元纳米复相陶瓷的微观组织和力学性能

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3-ZrO2-MgAl2O4纳米复合粉体.利用真空热压烧结技术制备了Al2O3-30mol%ZrO2-30mol%MgAl2O4(AZ30S30)三元纳米复相陶瓷.微观组织研究表明:所得纳米复相陶瓷是一种典型的"晶间/晶内"复合型纳米结构,基体氧化铝和第二相均为等轴状,氧化铝晶间散布着氧化锆和尖晶石第二相晶粒,同时有大量的球形氧化锆小颗粒分散在基体氧化铝晶粒内.对不同晶粒尺度复相陶瓷的断裂韧性测试及纳米压痕实验表明:微米级复相陶瓷的最大硬度为22GPa,而纳米复相陶瓷具有更好的力学性能,其硬度随着晶粒尺寸的减小而增加,最大可达35GPa.微米级复相陶瓷的断裂韧性为8.9MPa·m1/2,而纳米复相陶瓷的断裂韧性为10.04MPa·m1/2,其增韧机理主要为ZrO2相变复合增韧、"内晶"型纳米颗粒韧化以及细晶韧化.     

激光选区烧结(SLS)的激光扫描控制

对快速原型制造（RP&M）中激光选区烧结（SLS）的扫描控制方法进行了深入的探讨，并根据实际工作，系统地介绍了实现激光扫描控制的软件系统，并为激光选区烧结提供了一套切实可行的控制方案．     

氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层的高温耐久性辨析

氧化钇部分稳定的氧化锆（YSZ）作为热障涂层材料广泛应用于复杂高温工况,其优异的高温耐久性主要由不可相变介稳四方相（t′）所贡献。然而,目前对t′相可靠服役温度上限的界定较为模糊,主流观点仍停留在1200℃左右。基于此,采用大气等离子体喷涂（APS）工艺制备YSZ陶瓷涂层,经不同时效热处理,针对涂层微结构、相组成、烧结收缩和断裂韧性等变化进行分析研究。结果表明,经24 h@1400℃热处理附加7年室温存放后,陶瓷层未见单斜相;300 h@1400℃和300 h@1600℃热处理涂层中单斜相体积分数分别为3.55%和35.41%,且均未碎裂。300 h@1600℃涂层烧结线性收缩率为0.4%。高温时效热处理同时伴随晶粒生长和孔隙愈合,涂层抗折强度和断裂韧性随之增加,因而认为APS YSZ涂层可在1400℃下长时间（～300 h）服役。     

超微粉（AlN＋Al）的添加对AlN的烧结和导热的影响

将混合超微粉（ＡｌＮ＋Ａｌ）添加到ＡｌＮ细粉中，在不同温度下进行了常压烧结试验，测定了烧结体的导热系数，进行了Ｘ射线衍射分析和电镜观察，结果表明，当烧结温度≤２０２３Ｋ时，超微粉的添加使ＡｌＮ的烧结密度和导热率提高，当烧结温度升至２１２３Ｋ时，超微粉的添加反而引起ＡｌＮ的烧结密度和导热率的下降，讨论了超微粉对ＡｌＮ的烧结和导热的作用条件和机理。     

超微粉（AlN＋Al）的添加对AIN的烧结和导热的影响

将混合超微粉（ＡｌＮ＋Ａｌ）添加到ＡｌＮ细粉中，在不同温度下进行了常压烧结试验。测定了烧结体的导热系数，进行了Ｘ射线衍射分析和电镜观察。结果表明：当烧结温度≤２０２３Ｋ时，超微粉的添加使ＡｌＮ的烧结密度和导热率提高；当烧结温度升至２１２３Ｋ时，超微粉的添加反而引起ＡｌＮ的烧结密度和导热率的下降。讨论了超微粉对ＡｌＮ的烧结和导热的作用条件和机理。     

炭／陶复合材料电热性能的研究

通过在陶瓷基体原料(高岭土)中添加炭系导电原料(石墨、炭黑),经球磨混合、模压成形和烧结工艺制得炭/陶复合材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、数字测温仪等分析和测试了所研制试样的相组成、显微结构以及电热性能.结果表明,本实验的烧结条件下,炭系导电原料不会和陶瓷基体发生反应,其导电性不会受到影响.单一石墨和炭黑含量超过30和25wt%或石墨加炭黑混合(m石墨: m炭黑=1: 1)导电原料含量超过30wt%时,可在炭/陶复合材料内部形成良好的连续导电通道,且该材料具有优良的电发热性能.     

微波烧结制备MoSi2 及SiC/ MoSi2 纳米复合陶瓷

采用微波烧结法制备了MoSi2和10vol%SiC/MoSi2纳米复合陶瓷。通过SiC预加热体的混合式加热法和合理的保温结构设计,实现了MoSi2低温阶段的快速升温,提高了温度均匀性。密度和力学性能测试结果表明,1 450℃保温60 min烧结工艺下,MoSi2试样的相对密度达到93.4%,断裂韧度4.5 MPa.m1/2,维氏硬度为10.53 GPa,弯曲强度为186 MPa。10vol%SiC/MoSi2试样尽管相对密度下降为90.3%,但各项力学性能均优于MoSi2试样。相比1 650℃热压烧结,微波烧结温度降低了200℃,MoSi2和SiC/MoSi2试样致密性有所下降,但力学性能有较大提高,尤其是MoSi2试样。断口扫描分析表明,微波烧结试样相对热压烧结试样基体晶粒更细,孔隙细小且分布均匀;SiC/MoSi2试样微波烧结的晶粒细化效果不如MoSi2明显。     

非金属电热膜材料及工艺分析

本文论述了制作电热膜的工艺过程.对电热膜的材料、烧结工艺及使用寿命进行了试验,获得了有价值的结论.并论述了提高电热膜产品寿命应注意的问题.     

Porous Alumina Ceramics Fabricated by Spark Plasma Sintering

Porous alumina of regular spherical particles was fabricated with the spark plasma sintering (SPS) and then compared to those ob-tained through conventional hot pressing (HP). The effects of the parameters of the heating process on porosity were also investigated. Microstructural studies suggest that porous ingots including regular pores be made out of regular spherical alumina particles due to the close sphere packages. A comparative study on the relative necks of the specimens produced by SPS and HP indicates an enhancement of neck growth with SPS. Contrasting the theoretical values to the experimental results over the relative necks indicates that a proper relationship between the relative necks and the porosity can be established by a sintering model.     

一种光纤快速测温系统研究

介绍了一种比色光纤快速测温系统。该系统适合于一些特殊环境下的测温要求，解决了传统测温方法无法测量的问题。它可以用于脉冲爆震发动机温度测量，也可以用于铸造，铸造，高频加热以及陶瓷烧结等测量。     

新型反射镜材料——碳化硅

对几种常用反射镜材料的物理性能和工艺性能进行了比较，研究了碳化硅轻质反射镜的制作工艺，结果认为：反应烧结是实现这种材料作为反射镜材料的巨大潜力的最有效的工艺，可以实现形状复杂产品的近净尺寸成型，样品在烧结过程中无收缩；样品处理时间短；无需特殊设备，在烧结过程中无需加压，样品尺寸原则上仅受烧结炉大小的限制,帛品近乎安全致密。这项研究的突破，主要依赖于反射镜成型方法及反射镜面光学加工的研究进展。最后简述了美国和俄罗斯在这方面的研究进展。     

陶瓷隔热瓦轻量化制备

针对航天器减重的需求,开展了陶瓷隔热瓦轻量化制备研究。一方面不改变隔热瓦的组分和基本工艺参数,仅改变致密化程度得到较低密度(0.25～0.30 g/cm~3)的隔热瓦,研究其微观结构、热导率、力学性能和高温隔热效果随密度的变化规律;另一方面,改变隔热瓦的烧结温度或引入短纤维,分析参数改变对隔热瓦热导率和力学性能的影响。结果表明:密度减小会降低隔热瓦的室温热导率,同时力学性能及高温隔热效果也会下降;提高烧结温度是提高低密度隔热瓦力学性能的有效途径,不同长、短纤维比例对热导率和力学性能无明显影响。     

多组分铜基金属粉末选区激光烧结试验研究

对自行设计制备的多组分铜基金属粉末(组分包括纯Cu粉末、预合金CuSn和CuP粉末)进行了激光烧结实验。工艺研究结果表明,该粉末体系在一定的激光参数和铺粉参数条件下,可实现对"球化"效应和翘曲变形的有效控制。利用X射线衍射仪和扫描电镜研究了激光烧结试样的物相、表面形貌和显微组织。结果表明,多组分铜基金属粉末的成形机制为液相烧结机制,粘结金属CuSn熔化形成的液相渗入结构金属Cu颗粒之间,通过液相的"桥接"作用而形成烧结颈,从而充分粘结未熔Cu颗粒;而P元素则起稀释剂的作用,在烧结过程中与氧反应生成CuPO₃,使金属颗粒表面避免氧化。最后给出了激光烧结上述金属粉末制造齿轮的加工实例,其致密度达理论密度的82％,而横向尺寸误差仅为1.9％。     

碘工质电推进系统的储供设计及实验研究

碘工质以其低成本、低压且高密度贮存等特点越来越受到重视,承担固气相变和流量供给功能的储供系统是碘工质电推进系统的关键组件。为了提高直接影响阴极和推力器性能的流量供给准确性和稳定性,设计了可采用多种加热方式的碘工质储供系统,结合用于真空舱内的高精度质量传感器,实现了流量的动态监测及mg/s级别的碘蒸气流量控制。针对储罐外部加热、内部辐射加热以及二者复合加热三种加热方式开展实验测量,探究其对流量大小和稳定性的影响规律。结果表明,三种加热方式在满足实验所需条件下均可长期供给稳定流量,辐射加热式的响应时间最快,仅需要10min左右,而外部加热则超过1h;复合加热的方式热控调节虽更为复杂,但可以进一步降低功耗。