爆炸固结技术在新材料制备中的应用现状

介绍了爆炸烧结技术及其在新材料制备中的应用现状，分析指出用爆炸烧结法制备纳米陶瓷材料是可行的。     

陶瓷材料烧结致密化过程的元胞自动机模拟

为研究陶瓷材料烧结致密化过程,以晶界能和晶界曲率生长驱动力理论为基础,建立了含有气孔的二相晶粒生长的元胞自动机模型,对陶瓷材料烧结致密化过程进行了模拟,并与制备的Al2O3/TiN陶瓷材料进行对比.结果表明,模型可有效地模拟陶瓷材料烧结时晶粒的生长及气孔的湮灭情况,能较好地再现烧结致密化过程,模拟结果与制备的陶瓷材料微观形貌组织十分接近.     

特种陶瓷材料快速烧结新技术研究

特种陶瓷作为工程材料的重要组成部分具有广阔的工业应用前景。传统烧结方法制备的特种陶瓷晶粒粗大且性能较差,高耗能和高耗时的特点也不符合绿色可持续发展的要求。快速烧结新技术的发展为这一难题提供了解决方法,利用快速烧结技术,陶瓷材料的制备时间和能耗大大降低,同时其在烧结过程中的晶粒生长也受到抑制,材料性能得以优化。主要围绕放电等离子体烧结(SPS)、高温自蔓延烧结(SHS)和基于这两种技术发展的烧结新方法(SPS Plus, SHS Plus),从烧结机理和实际应用的角度总结了特种陶瓷材料快速烧结新技术的发展。研究表明快速烧结新方法在快速制备、陶瓷连接、梯度和纳米陶瓷制备方面有独特的技术优势。     

反应烧结微米级SiC陶瓷材料的结构与力学性能

选用粒径为7μm的SiC粉体,采用反应烧结工艺制备致密的SiC陶瓷材料,研究了反应烧结SiC陶瓷材料的物相组成、显微组织结构与力学性能及其断口形貌。结果表明:通过优化制备工艺,SiC陶瓷素坯中的SiC颗粒和纳米炭黑粉体分布均匀,且具有三维联通的孔隙结构,有良好的硅熔渗性能。反应烧结SiC陶瓷材料中的SiC含量高,游离硅含量少,密度可达3.01g.cm-3,抗弯强度达到410MPa,洛氏硬度达到95HRA,综合性能达到陶瓷机械密封件的技术要求。     

先进陶瓷材料烧结新技术研究进展

先进陶瓷材料作为工程材料和功能材料的重要组成部分,在新能源、通信电子、半导体、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。但是由于陶瓷粉体多为离子键或共价键化合物,采用传统烧结工艺制备致密陶瓷材料所需的烧结温度较高,保温时间较长,不可避免地会导致晶粒粗化及气孔残留,进而影响陶瓷材料的各项性能。为了降低烧结温度、缩短烧结时间、提高烧结致密度与材料性能,各国研究人员先后开发了多种新型烧结技术,包括放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)、闪烧(flash sintering,FS)、冷烧结(cold sintering,CS)以及振荡压力烧结(oscillatory pressure sintering,OPS)等。利用上述烧结技术,可显著降低陶瓷材料的烧结温度和烧结时间,提升材料的各项性能,从而使陶瓷材料的应用范围得以扩展。从理论及应用两方面综述了先进陶瓷材料烧结新技术的研究进展,阐述了烧结新技术在高性能陶瓷材料制备过程中的技术优势和应用前景,期望为陶瓷烧结新技术的研究、开发及应用提供参考。     

陶瓷材料纳米烧结研究进展

纳米烧结是制造纳米陶瓷材料的关键步骤，其研究对象是纳米尺寸粉体的烧结过程。对纳米陶瓷粉体的烧结理论研究进展进行了综述，归纳分析了不同纳米烧结方法的特点及应用现状，并对今后的研究进行了展望。     

纳米SiC颗粒对Al2O3基体中ZrO2约束稳定的影响

采用热压的方法制备了纳米SiC颗粒复合的Al2O3-ZrO2陶瓷材料，研究了纳米SiC颗粒对样品烧结性能以及对Al2O3基体中ZrO2约束稳定的影响。结果表明，纳米SiC颗粒的加入影响样品的烧结性能。处于晶界的纳米SiC颗粒降低了基体材料对ZrO2颗粒的约束，不利于四方相ZrO2在室温下的保留。     

微波烧结工艺制备陶瓷材料的研究现状

微波烧结作为一种陶瓷制备工艺,因其与传统烧结工艺相比体现出快速高效、节能环保等一系列优点而备受关注.主要介绍了采用微波烧结工艺制备陶瓷材料及陶瓷基复合材料的特点；在先驱体裂解、粉末烧结制备陶瓷材料方面对微波烧结工艺与传统烧结工艺进行比较,表明微波烧结工艺是一种极具潜力的技术；最后提出微波烧结工艺在未来发展过程中亟待解决的若干问题.     

新型复合陶瓷刀具材料研究

单相陶瓷材料由于脆性高、强度低、韧性低等原因,已远远不能满足生产的需要.近年来,陶瓷材料研究专家发现向单相陶瓷基体中添加第二相或者更多相,特别是向基体内添加微米、纳米相将极大地改善材料的力学性能和化学稳定性,因此研制新型纳米复合陶瓷材料是目前研究的一个热点.因此,作者以WC(粒径0.4μm)为基体,以ZrO2(粒径0.04μm)为粘结相,以纳米TiC(粒径0.14μm)为增强相,并添加部分晶粒生长抑制剂,在氮气保护下利用热压烧结工艺成功制备了WC基复合陶瓷材料.     

选择性激光烧结法制备聚合物/Al2O3纳米复合材料

介绍了一种新的简单实用的制备大块聚合物/无机纳米复合材料的方法,即探索性地采用选择性激光烧结(SLS)法来制备聚合物/Al2O3纳米复合材料.结果表明,以表面已预处理的聚合物与纳米粒子Al2O3混合粉料作为SLS用粉,在一定的激光烧结工艺参数条件下,可将其烧结成纳米粒子均匀分散在聚合物基体中的块体材料;并可通过控制激光功率和扫描速度等激光烧结工艺参数获得不同性能的聚合物/纳米复合材料.     

石墨烯/陶瓷复合材料制备工艺研究进展

制备工艺是调控石墨烯/陶瓷复合材料结构、优化其力学和热电等性能的关键.重点综述了石墨烯/陶瓷复合材料的粉末压坯烧结工艺和3D打印工艺及其研究进展.粉末压坯烧结工艺包括无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和高频感应加热烧结等,具有工艺简单、材料性能好、制备参数易控制等优点,是石墨烯/陶瓷复合材料的主要制备工艺,用于制备致密的块体复合材料;主要3D打印工艺有直写成形、激光选区烧结、喷墨打印和立体光固化等,具有结构和形状可控的特点,是目前石墨烯/陶瓷复合材料的研究热点,用于成形复杂形状和特定性能的复合材料器件.另外,还简要介绍了原位生成法、碳热还原法等利用特定物理化学反应制备石墨烯/陶瓷复合材料的制备工艺,并综述了石墨烯在复合材料中的分散工艺.     

微波加热制备特种陶瓷材料研究进展

特种陶瓷广泛应用于航天航空、电子信息、新能源、机械、化工等新兴工业领域, 其高温制备过程仍以传统燃气窑炉和电加热炉为主; 碳排放高、能耗大, 节能减排形势严峻。当前, 我国面临实现“双碳”目标的巨大压力, 研究推广清洁高效的加热技术迫在眉睫。微波加热是利用材料自身对微波进行吸收, 将电磁能转化为热能, 能量的转移发生在分子水平上, 通过这种方式, 加热在整个材料内外同时产生, 整个材料体系中的温度梯度非常低。除体积加热外, 选择性加热、功率再分配、热剧变以及微波等离子效应等也是微波烧结的显著特征。微波加热具有节能环保、改善制品性能、减少燃烧碳排放等优点, 国内外有许多关于微波合成各种氧化物、碳化物、氮化物陶瓷粉体和微波烧结陶瓷复合材料的报道。本文首先对微波和微波混合烧结的基本理论进行综述, 然后介绍了微波加热制备陶瓷粉体与微波烧结制备陶瓷材料的最新研究进展, 最后总结了微波加热在陶瓷工程制品烧结中的一些研究成果, 体现出微波烧结的优越性, 并提出了微波烧结制备特种陶瓷的关键问题和今后的发展方向。     

Sintering Behavior of Capacitor and Resonator Ceramics

Data are presented on the preparation and properties of a capacitor ceramic based on barium titanate and a resonator ceramic based on barium neodymium titanate, both containing glassy sintering aids, which reduce the sintering temperature by 200–250°C, enhance the density, and decrease the porosity of the materials, with no adverse effect on their electrical properties.     

浇带法制备具有密度梯度的SiC陶瓷骨架

通过对ＳｉＣ料浆稳定性和流变特性的控制条件、ＳｉＣ薄带的制备工艺、ＳｉＣ薄带烧结密度的影响因素等研究，采用配制ＳｉＣ料浆－浇带－剪切压制－无压力烧结工艺，制备出为理论密度５０－８５％的具有密度梯度的ＳｉＣ陶瓷骨架，使浇带法制备具有密度梯度的陶瓷骨架，进而制备其组分、结构和性能沿厚度方向呈阶梯变化的功能梯度材料的工艺路线成为可行。     

Three dimensional simulation of microstructure evolution for ceramic tool materials

The observation and scientific quantitative characterization of three dimensional microstructure evolution during sintering process of ceramic tool materials is important to investigate the influence of nano-particles on mechanical properties. The relationship between microstructure and mechanical properties of ceramic tool materials can be established to direct the development of nano-composite ceramic tool materials by the research of the grain growth, grain boundary migration, distribution of nano-particles and microstructure densification at the different sintering temperature and pressure. In this paper, a 3D Monte Carlo model of three-phase nano-composite ceramic tool material is built and applied to simulate the microstructure evolution during sintering process. In this model, the grain boundary energy of each phase and interfacial energy between two phases are taken into consideration as the driving forces for grain growth. The sintering temperature and pressure are successfully coupled into the Monte Carlo simulation model. The microstructure evolution of defect free three-phase nano-composite ceramic tool materials is successfully simulated at different sintering temperature and pressure. The simulation results show that the higher the sintering temperature is, the faster the grain growth. However, the sintering pressure has little effect on the grain growth.     

BP神经网络对陶瓷材料烧结性能预测的研究

用C＋＋语言建立了BP神经网络模型，并用TZP陶瓷材料的烧结性能数据进行训练及预测。预测结果表明，BP神经网络可以用于陶瓷材料的浇结性能的预测，并且精度较高。     

含有烧结助剂的复相陶瓷材料烧结过程的元胞自动机模拟

基于晶界能和晶界曲率的晶粒生长驱动力理论,建立了含有烧结助剂的复相陶瓷晶粒生长的元胞自动机模型并进行了模拟。结果表明,烧结助剂对晶界有着强烈的钉扎作用,其晶粒生长指数小于未含烧结助剂时的生长指数。模拟结果与制备的含有烧结助剂的Al2O3／TiN复相陶瓷材料微观形貌组织吻合,表明所建立的模型适用于含有烧结助剂的陶瓷材料烧...     

微波法制备纳米羟基磷灰石的研究进展

羟基磷灰石是人体骨骼的主要无机成分，具有良好的生物相容性和生物活性，能与新生骨形成很强的化学键合，是植入生物陶瓷材料研究的重点物质之一。微波烧结具有快速加热，能量利用率高，操作简便，过程易于控制等特点，被誉为“21世纪新一代烧结技术”。综述了微波烧结的基本原理，以及国内外微波法制备纳米羟基磷灰石的研究进展，提出了有待解决的问题。