ZTA纳米复相陶瓷的研究进展

介绍了改善Al2O3陶瓷性能的3种方式，综述了ZTA复相纳米陶瓷的主要性能、结构、增韧机理及粉体制备和烧结方式对材料的影响，论述了添加剂和籽晶的引入对降低ZTA陶瓷的烧结温度，改善显微结构和力学性能的研究情况并分析了改善机制，3种改善方式在ZTA陶瓷中能得到综合体现。     

添加剂对氧化物陶瓷性能的影响

讨论了添加剂对Al2O3陶瓷，BeO陶瓷，ZrO2陶瓷和ZTA陶瓷性能的影响，分析了添加剂对氧化陶瓷的烧结性能和添加剂对ZrO2增韧Al2O3陶瓷（ZTA）的性能的影响机制。     

液相包裹法制备ZTA复相陶瓷的研究

采用液相包裹法制备了ZrO2/Al2O3纳米复合粉体,粉体物相纯净、两相分布均匀、颗粒细小、分散性良好,以自制的粉体为原料,无压烧结ZTA(ZrO2 Toughening Al2O3)复相陶瓷材料,并研究其力学性能与微观结构。结果表明,ZTA陶瓷具有独特的微观结构,氧化铝晶粒呈片状、等轴状和长柱状三种形态,陶瓷力学性能得到改善,其弯曲强度和断裂韧性分别达到495 MPa和6.15 MPa·m1/2。     

纳米MgO/TiO2对ZTA陶瓷性能的影响

研究了纳米MgO/TiO2复合添加剂对氧化锆增韧氧化铝(ZTA,ZrO22%)陶瓷的烧结特性和机械性能的影响。结果表明:添加少量的纳米MgO及TiO2,不仅可以降低烧结温度,并能显著提高材料的抗弯强度和断裂韧性,其实验峰值分别达到364MPa和4.3MPa·m1/2。     

MgO-MnO_2-TiO_2-SiO_2烧结助剂中SiO_2的量对低温烧结氧化铝陶瓷材料性能的影响

本文采用MgO-MnO2-TiO2-SiO2复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用注浆成型工艺,研究了改变添加剂SiO2的量对1400℃和1450℃烧结的Al2O3陶瓷材料性能的影响.运用三点抗弯电子试验机、XRD、SEM分析了低温烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能和断口形貌,讨论了低温烧结Al2O3基陶瓷的烧结机理和性能.结果表明:在1450℃烧结,当不加SiO2时,弯曲强度为194 MPa;当加入0.5%(质量百分含量,下同)SiO2时,烧结Al2O3基陶瓷材料的力学性能最佳,弯曲强度为σ=299 MPa;SiO2量增加到1%时,σ=293 MPa;SiO2加入量在3%时,σ=249 MPa.SiO2的加入量从0.5%到3%对氧化铝的强度都有明显的提高,说明加入SiO2对氧化铝陶瓷的烧结是非常有利的,但随着SiO2加入量的不断加大氧化铝陶瓷力学性能有下降的趋势.     

MgF_2对低温烧结75氧化铝陶瓷性能的影响

采用复合烧结助剂MgO-CaO-ZnO-SiO2-MgF2降低氧化铝陶瓷烧结温度并保持优良的力学性能,着重研究了MgF2对材料烧结性能、力学性能和显微结构的影响。结果表明:MgF2与MgO-CaO-ZnO-SiO2助烧剂相作用进一步促进了氧化铝陶瓷烧结。当添加剂MgF2为2%(质量分数)时,氧化铝复相陶瓷样品在1270～1330℃抗折强度达165 MPa,体积密度为3.18g/cm3。     

ZrN+AlN+Y2O3复合助烧结剂对Si3 N4陶瓷烧结性能的影响

对比了ZrN+AlN助烧结剂与ZrN+AlN+Y2O3助烧结剂对1800℃、25 MPa下热压烧成Si3N4陶瓷显微结构和力学性能的影响,并着重对ZrN+AlN+Y2O3复合助烧结剂促进Si3N4陶瓷烧结的机理进行了探讨.结果表明加ZrN+AlN+Y2O3助烧结剂能明显促进Si3N4陶瓷的烧结,提高陶瓷强度,其相对密度可达97.84%,常温弯曲强度为601.21 MPa,断裂韧性达8.9 MPa·m1/2;而加ZrN+AlN助烧结剂的Si3N4陶瓷未致密化.     

热压法制备Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷

将金属Al,Al3Ti和TiB2以AlTiB中间合金的形式引入Al2O3基体材料中,利用热压法制备Al2O3/TiB2/AlN/TiN复合陶瓷.探讨了复合陶瓷致密化程度与AlTiB体积含量之间的关系.复合陶瓷在烧结过程中属过渡液相烧结.烧结过程中Al,Ti和N2(保护气氛)通过化学反应生成新相AIN和TiN.对热压烧结后材料的硬度、断裂韧性和抗弯强度进行了测试和分析.分析了复合陶瓷的力学性能随AlTiB体积含量变化的规律.比较了复合陶瓷1500℃和1600℃的相对密度及力学性能.探讨了复合陶瓷断面断裂方式的变化对其力学性能的影响,并分析了AlTiB中间合金的细化特性.     

机械法制备超细氧化铝粉体及其在ZTA陶瓷上的应用

采用机械研磨不同时间制备不同粒级的氧化铝(Al2O3)超细粉体,将该超细粉体应用于制备氧化铝一氧化锆(Al2O3-ZrO2,ZTA)复相陶瓷,研究了该超细粉体对ZTA复相陶瓷性能的影响.用氦气吸附法测萤Al2O3粉体的比表面积.用X射线透射沉降粒度仪、电超声粒度仪测定Al2O3粉体的粒径.研磨实验结果表明:微米级氧化铝原料经研磨可得到亚微米和纳米粒级产品,其中纳米Al2O3粉体平均粒径为70nm,比表面积大于115m2/g,X射线衍射表明:Al2O3晶形未发生变化,随着研磨时间的增加,Al2O3结晶度会降低、各晶面受到不同程度的破坏、晶相仍然是α相.将研磨制备的Al2O3超细粉体与15%(质量分数)的ZrO2复合并在不同温度F烧结ZTA陶瓷.经测试,ZTA在1 550℃烧结后,其体积密度最高可达到99%以上,抗弯强度最高可达到720 MPa,断裂韧性最高可达到6.86 MPa·m1/2,其机械性能优于用化学法制备的氧化铝超细粉体与15%质量分数)的ZrO2复合的ZTA陶瓷.     

烧结温度对BN-ZrB_2-ZrO_2复相陶瓷结构与性能的影响

以h-BN为基体材料,ZrO2、AlN、B2O3和Si等为改性剂,采用反应热压烧结工艺制备BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷,研究了烧结温度对BN基复相陶瓷物相组成、致密化、微观结构及力学性能的影响。结果表明:提高烧结温度可促进ZrB2相的形成,烧结后的复合陶瓷中出现SiAlON相;随烧结温度升高,样品相对密度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高后降低趋势,烧结温度为1 900℃时材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性最高,分别为95.2%、226.0MPa和3.4MPa·m1/2。ZrB2相的存在显著提高了BN基复相陶瓷的力学性能。与热压烧结纯BN陶瓷相比,BN-ZrB2-ZrO2复相陶瓷的抗弯强度提高了183%,且该复相陶瓷主要以沿晶断裂为主,高温下烧结的样品中出现晶粒拔出现象,并伴随有少量穿晶断裂。     

利用复合烧结助剂改善氧化铝陶瓷力学性能初探

在复合助剂对氧化铝基陶瓷烧结性研究结果的基础上,本文继续就其力学性能进行观察,复合添加剂包括如下三部分物质：ＭｇＯ硅酸盐物质及过渡／稀土化合物,利用其综合叠加效应,在加入量不大的前提下（〈５％）不但较显著降低氧化铝陶瓷烧结温度,同时获得较好力学性能,实验发现,添加较少量（２％）硅酸盐物质材料既肯有良好的烧结性,又保证了较高强度在此特性基础上,研究了继续添加过渡／稀土化合物材料强度的影响,结果表明,     

PA/Cu复合粉末激光烧结成型机理研究

分析了尼龙(PA)/Cu复合粉末激光烧结成型机理,详细讨论了表面张力、粘度、粉料流动性、粒度分布和颗粒形貌、吸收率/反射率等材料特性及激光参数、铺粉厚度、保护气氛、粉床预热温度等工艺参数对制件成型质量的影响。     

复合助剂对ZTA陶瓷烧结性的影响

在氧化锆－氧化铝（ＺＴＡ）陶瓷中引入复合烧结助剂,研究不同添加剂对ＺＴＡ烧结性的影响,利用复合添加剂的协同叠加效应,在加入量较低的前提下仍能起到较大幅度促进烧结,降低烧结温度的作用,并地实验结果进行了回归拟合得到烧吉动力学关联式。     

纯B4C和掺碳B4C的烧结机制

研究了中位粒径为0．42μm的纯B4C和掺碳B4C的烧结致密化过程。根据烧结温度和保温时间对线收缩率的影响。得出了它们的烧结动力学方程;由特征指数n值对比研究了它们的烧结致密机制。纯B4C的烧结致密机制为体扩散和晶界扩散,而掺碳B4C的烧结机制主要为晶界扩散,因此,掺碳对B4C起到了活化烧结的作用,在2160℃烧结45min,掺碳B4C烧结后相对密度大于90％,掺入的碳除了固溶于B4C晶格中之外,其它均以游离石墨形式存在,不形成新相。掺碳还导致B4C晶粒尺寸大大减小。     

液相烧结氧化铝陶瓷及其烧结动力学分析

研究了CuO TiO2复相添加剂对Al2O3陶瓷烧结性能、显微结构的影响以及添加剂形成液相时Al2O3陶瓷的烧结动力学.结果显示:添加剂的加入明显地促进了Al2O3陶瓷的烧结致密度.添加剂含量对致密有明显影响,含量越高,烧结速率越快.当添加剂(CuO TiO2)为2%(质量分数),CuO/TiO2质量比为1/2时,Al2O3样品致密度最高.添加剂的存在使Al2O3晶粒发生较快生长,晶粒形貌为等轴状.通过等温烧结动力学,确定掺杂Al2O3陶瓷烧结激活能为25.2kJ/mol,表明可能是氧离子和铝离子在液相中的扩散作用控制了烧结过程.     

烧结助剂对硼硅钙微晶玻璃结构和介电性能的影响

研究了烧结助剂P2O5和ZnO对CaO-B2O3-SiO2(CBS)玻璃粉末的助烧作用及其对材料的相组成、显微结构和介电性能的影响.结果表明:未添加烧结助剂在1000 ℃烧成的样品晶粒粗大(1～3 μm),且结构疏松.复合添加2%(质量分数,下同)P2O5和0.5%ZnO后,850℃烧成的CBS微晶玻璃中,包含有β-CaSiO3,α-SiO2和CaB2O4 3种晶相,晶粒发育细小均匀,粒径为0.5 μm左右,具有一定量的玻璃相,且结构致密.加烧结助剂制得的样品在10 MHz下,相对介电常数εr为6.38,介电损耗tanδ为0.001 8.加复合烧结助剂P2O5和ZnO有效地降低了CBS玻璃粉末的烧结温度(低于900 ℃),可实现银、铜电极共烧.烧结助剂的作用机理是P2O5促进了液相的生成,ZnO则具有提高液相的粘度,增大烧结温度范围,细化晶粒和防止样品变形的作用.     

烧结工艺对硼泥玻璃陶瓷显微结构和性能的影响

以硼泥为主要原料对制备玻璃陶瓷工艺进行研究,实验中发现烧结温度和烧结时间对析晶相的成分影响较小,但玻璃陶瓷的表面形貌影响较大;当烧结温度高于析晶温度时,对晶体尺寸影响更大;根据不同烧结温度和烧结时间对玻璃陶瓷结构影响,找出适合的最佳烧结温度和烧结时间,其值为781℃,时间为4h。     

微波烧结在陶瓷材料中的应用

微波烧结作为一种陶瓷材料烧结的新方法,近年来得到飞速发展。本文介绍了微波烧结的原理,阐述了微波烧结在陶瓷 材料中的应用,并分析了微波烧结存在的问题及其解决途径。     

添加剂对偏铌酸铅压电陶瓷烧结性能的影响

纯偏铌酸铅压电陶瓷虽然具有一系列的优良性能 ,但难以烧结 ,从而限制了它的应用 ,通过对纯偏铌酸铅的掺杂改性 ,使得该材料具有良好的烧结性能及机电性能。通过X射线结构分析和扫描电镜、透射电镜对材料进行了结构分析     

微波烧结SiC-Cu/Al复合材料的工艺及机理

用微波烧结工艺成功制备了铜包裹碳化硅颗粒增强铝基(SiC-Cu/Al)复合材料,利用扫描电镜和X射线衍射分析仪对烧结样品进行表征,并讨论了烧结过程及机理.研究表明:采用多晶莫来石纤维棉、硅碳棒和氧化铝坩锅组合设计的保温结构能很好地促进烧结.烧结温度为720℃时,SiC-Cu/Al复合材料的密度取得最大值为2.53g/cm3.SiC-Cu/Al复合材料的硬度随烧结温度的升高的变化成马鞍状.烧结温度对样品显微结构的影响较大,随着烧结温度的升高,相分布的均匀性降低,在较高的烧结温度下会出现SiC颗粒的偏聚.涡流损耗和界面极化损耗是促进微波烧结的主要动力.