CuO-TiO_2复合助剂低温烧结氧化铝陶瓷的机理(Ⅰ)

向氧化铝陶瓷中添加总量固定,但m(CuO)/m(Ti02)不同的CuO-TiO2复合助剂,研究其对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构以及物柑组成的影响,揭示复合助剂的低温烧结机理.结果表明,CuO与Ti02不易发生化合反应,分别以液相烧结和固相反应烧结来促进氧化铝陶瓷的致密化进程;Ti02与Al2O3反应生成Al2Ti7O15的固相烧结,比CuO的液相烧结更能有效地促进陶瓷的晶粒生长与致密化.在Ti02固相烧结的基础卜适当引入CuO液相,能够最大程度地降低氧化铝陶瓷的烧结温度;当在50gA12O3粉体中添加总量为0.025mol的CuO-TiO2复合助剂,并使m(TiO2)/m(CuO+TiO2)为0.80时,氧化铝陶瓷在1250℃烧结后其密度达到理论密度的98%以上.     

常压烧结制备亚微米晶Al2O3陶瓷及其力学性能研究

以高纯α-Al2O3粉体为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结法制备亚微米晶Al2O3陶瓷。研究了烧结温度、烧结助剂对Al2O3陶瓷的致密化过程、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加一定量的复合助剂MgO-Y2O3可起到促进Al2O3陶瓷致密化,细化显微结构,并改善其力学性能的作用。经1450℃常压烧结1h可获得相对密度达99.6%、平均晶粒尺寸约0.71μm的亚微米晶Al2O3陶瓷,其维氏硬度和断裂韧性分别为18.5GPa和4.6 MPa·m1/2。     

常压烧结制备亚微米晶Al2O3陶瓷及其力学性能研究

以高纯α-Al2O3粉体为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,采用常压烧结法制备亚微米晶Al2O3陶瓷。研究了烧结温度、烧结助剂对Al2O3陶瓷的致密化过程、显微结构及力学性能的影响。结果表明:添加一定量的复合助剂MgO-Y2O3可起到促进Al2O3陶瓷致密化,细化显微结构,并改善其力学性能的作用。经1450℃常压烧结1h可获得相对密度达99.6%、平均晶粒尺寸约0.71μm的亚微米晶Al2O3陶瓷,其维氏硬度和断裂韧性分别为18.5GPa和4.6 MPa·m1/2。     

复合添加剂对氮化硅陶瓷致密化的影响

以MgO-Al2O3-Y2O3体系作为烧结助剂,研究添加荆含量对无压烧结氮化硅陶瓷致密化的影响.对MgO、Al2O3、Y2O3三元添加剂进行单纯形格子设计及回归分析.结果表明,复合添加剂的比例对样品致密化及显微结构有着显著的影响.MgO、Al2O3和Y2O3按一优化比例引入到氮化硅陶瓷时可实现最大致密化速率,同时氮化硅大都呈现长柱状β-Si3N4晶粒,具有较大的长径比,显微结构均匀.     

Li2O对SPS烧结AlN陶瓷致密化、显微结构和导热性的影响

研究了低温烧结助剂Li2O对SPS烧结AlN陶瓷烧结致密化过程、烧结体显微结构和导热性的影响.研究表明:在SPS烧结过程中,烧结助剂Li2O和Sm2O3(或Y2O3)的加入使AlN试样开始收缩并进入烧结初期阶段的温度从1550℃左右下降到1200℃以下;同时Li2O使AlN试样的烧结温度显著降低,完全致密化温度降低到1650℃左右.烧结体的显微结构表明:Li2O的加入有助于形成润湿性良好的液相,促进AlN陶瓷的液相烧结;但不利于快速烧结坯体中气体的扩散与逸出,使试样的致密度受到影响.同时,Li2O影响AlN晶粒的发育,使液相润湿性提高,晶界相均匀分布,增加了晶粒界面上的声子散射,对AlN材料的热导率产生不利影响.同时,添加1.0wt%Li2O和1.5wt%Sm2O3的AlN试样的热导率低于仅添加1.5wt%Sm2O3的试样.     

B4C／Al2O3／TiC复合陶瓷的力学性能和微观结构

利用热压烧结工艺成功制备了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷.探讨了TiC含量对B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷力学性能和显微结构的影响,并研究了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的增韧机制.结果表明,在烧结过程中B4C与TiC发生原位反应,生成了TiB2.发生原位反应有效的降低了B4C/Al2O3复合陶瓷的致密化烧结温度;B4C/Al2O3复合陶瓷烧结温度为2150℃,B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷的烧结温度为1900℃.而且,原位反应提高了B4C/Al2O3/TiC复合陶瓷相对密度和力学性能.裂纹偏转和裂纹钉扎是B4C/Al2O3/TiC复合材料主要增韧机制.     

真空烧结Nd:YAG透明陶瓷的研究

以高纯Al2O3、Y2O3和Nd2O3粉体为原料,少量MgO和SiO2为添加剂,采用真空烧结方法制备了不同掺杂浓度的NdYAG(Y3Al5O12)透明陶瓷,并且对烧成的NdYAG陶瓷的显微结构和光学性能进行了研究.结果发现,真空烧结有利于气孔的排出,从而达到几乎完全致密化;适量烧结助剂的添加,有利于提高陶瓷的烧结活性和透光性;NdYAG陶瓷能够实现高浓度掺杂,但是透过率随着Nd掺杂量的增加有所降低,光吸收随着掺杂量的增加而增加;掺杂浓度升高,发射谱峰出现展宽,并且出现红移现象,当Nd3+的掺杂浓度大于3.0%(原子分数)时,发射强度急剧降低.     

Al_2O_3/B_4C的致密化机制

初始晶粒尺寸为0.33μm和7.0μm的Al2O3/14%B4C粉末在不同温度烧结,并模拟计算陶瓷粉末烧结过程。通过对比实验结果和计算结果,找出影响材料致密化的机制,讨论晶粒尺寸对扩散机制的影响,并估算出致密化激活能。在实验烧结温度范围内,界面反应被认为是影响Al2O3/B4C粉末致密化过程的主要因素。Al2O3/14%B4C陶瓷的致密化激活能是1820±60KJ.mol-1,这结果很大程度上支持界面反应致密化机制。     

AIN陶瓷基板材料热导率与烧结助剂的研究进展

AIN陶瓷因具有高热导率、低介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数等优异性能,被认为是替代Al2O3和BeO陶瓷的理想基板材料.主要讨论了AIN陶瓷的导热机理及影响热导率的因素;介绍了A1N陶瓷烧结助刑的选取原则、几种烧结助刺的作用机理及优缺点,并从高温烧结助剂体系和低温烧结助剂体系2个方面介绍了AIN陶瓷研究的最新进展.     

真空烧结SiC多孔陶瓷的组织与性能

以SiC为主要原料,以羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂,分别以Al2O3-Y2O3和Al2O3-高岭土为烧结助剂,在1550℃真空烧结制备出孔洞均匀的SiC多孔陶瓷,研究了造孔剂和烧结助剂对其抗折强度和抗弯强度的影响.结果表明:随着造孔剂用量的增加,气孔率和线收缩率提高,抗折强度下降.对于经预氧化处理以Al2O3-Y2O3为助烧剂的样品,因发生低温液相反应烧结,其结构致密,气孔率较小,线收缩率和抗折强度较高;而在以Al2O3-高岭土为助烧剂的样品中发生固-固反应,其结构疏松,因而线收缩率和抗折强度较低.但是这种疏松结构有利于热应力的释放,使样品具有较高的抗热震性能.