两步气压烧结Si3N4陶瓷

通过先使Si3N4陶瓷材料在1750℃、1MPa氮气压力下烧结,再在1950℃、7MPa氮气压力下烧结,从而获得高性能的Si3N4陶瓷材料,其抗弯强度为725MPa,断裂韧性为7.8MPa·m1/2.     

AlN-Re2O3液相烧结碳化硅

采用非氧化物AlN和Re2O3作为复合烧结助剂(Re2O3-La2O3与Y2O3)进行碳化硅液相烧结得到了致密的烧结体.烧结助剂占原料粉体总质量的20%,其中:AIN与(La0.5Y0.5)2O3的摩尔比为2:1,在30MPa压力下,1850℃保温0.5h热压烧结的碳化硅陶瓷,抗弯强度>800MPa,断裂韧性>8MPa·m1/2,明显高于同组分1 950℃无压烧结0.5h的碳化硅陶瓷的抗弯强度(433.7MPa)和断裂韧性(4.8MPam·m1/2.热压烧结的陶瓷晶粒呈单向生长,断裂模式为沿晶断裂.同组分无压烧结碳化硅陶瓷的显微结构可以观察到核壳结构.     

低温烧结3Y-TZP陶瓷的微观结构与力学性能

在 3Y -TZP(tetragonalzirconiapolycrystalsstabilizedwith 3 %Y2 O3inmole)中 ,采用LAS (Li2 O -Al2 O3-SiO2 )玻璃粉料为添加剂 ,在13 0 0～ 15 0 0℃下烧结 ,材料抗弯强度可达 85 0MPa ,断裂韧性可达 8.7MPa·m1 /2 .讨论了添加剂对微观结构及材料力学性能的影响 ,得出了采用LAS作为添加剂 ,不但能显著地降低材料的烧结温度 ,又不会明显削弱材料的力学性能的结论 .     

Cf/SiC复合材料的制备及性能的研究

采用料浆渗积-有机前躯体裂解工艺制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料.制备材料的抗弯强度达283 MPa,断裂韧性达12.1 MPa·m1/2.     

掺碳SiC颗粒对MoSi_2复合材料性能的影响

研究分析了掺碳SiCp/MoSi2 复合材料的相组成、室温和高温力学性能、高温抗氧化性能、耐磨性能以及电阻率 .结果表明 :(SiCp+C) /MoSi2 复合材料主要由MoSi2 ,α -SiCp,Mo5Si3和 β -SiC组成 .材料的密度和相对密度分别为 5.1 2 g/cm3和 91 % ;Vickers硬度 ,抗弯强度和断裂韧性分别为 1 2 .2GPa ,530MPa和 7.2MPa·m1 / 2 ;80 0℃的Vickers硬度为 8.0GPa ,1 2 0 0℃和 1 40 0℃的抗压强度分别为 560MPa和1 60MPa .材料的抗氧化性能优良 .在Al2 O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能 .电阻率为 40 .2 μΩ·cm .与非增强MoSi2 相比 ,材料的各种力学性能有大幅度的提高     

浆料的固相含量对注凝成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷的影响

研究了浆料的固相体积分数对注凝成型氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughenedalumina,ZTA)生坯和烧结样品物理力学性能的影响。实验所用Al2O3和ZrO2的质量比为80∶20。用压汞法分析了生坯的孔结构,结果表明:高固相体积分数浆料制备的生坯孔结构呈双峰分布。SEM和XRD研究显示了高固相体积分数浆料制备的烧结体具有结构致密、ZrO2分布均匀和tZrO2含量高等特点。采用55%固相体积分数的桨料制备的坯体,经1600℃烧结2h后,ZTA样品的抗弯强度和断裂韧性分别达631.5MPa和7.64MPa·m1/2。     

Ti3AlC2的制备与微观结构

热压烧结不同原料制备Ti3AlC2,结果表明热压烧结Ti,Al,C原始粉很难得到高纯致密的Ti3AlC2.当以TiC代替C和部分Ti,并掺加摩尔比为0.1～0.2的Si时,可以得到致密的单相材料.掺加的Si均匀分布在基体中,形成固溶体Ti2.76Al078Si0.22C2.烧结试样的晶体为层片状结构,1 300℃和1 400℃烧结试样的晶粒尺寸分别为6～8 μm和15～20 μm.材料的vicker硬度为3.3～5.0 GPa,弹性模量为289GPa,抗压强度为785 MPa,抗弯强度为375 MPa,断裂韧性为7.0 MPa·m1/2.     

添加氧化锆对玻璃渗透氧化铝复合材料性能的影响

采用玻璃渗透方法,成功制备了玻璃渗透氧化铝复合材料和玻璃渗透氧化锆复合材料。在氧化铝基体中加入40wt%的氧化锆以后,由于氧化锆在受以外力时发生四方相到单斜相的转变,最终材料的抗弯强度从380±15MPa提高到440±62MPa,断裂韧性从3.89±0.38MPa·m1/2提高到6.12±0.37MPa·m1/2。但同时材料中的残余气孔增加。     

Al_2O_3/ZrO_2层状复合陶瓷的结构设计与性能

以ZrO2 为基本组成相的层状材料 ,采用干法成型工艺 ,通过对表面层不同组分Al2 O3+ZrO2 和表面厚度的系统研究和设计 ,提出设计三层结构复合陶瓷层裂参数λ ,当λ小于 1.5时 ,表面层不会出现层裂 ,整体材料性能较好 .研究表明 ,表面残余压应力的存在 ,使得三层结构复合陶瓷较单层结构陶瓷表现出更高的强度、硬度、断裂韧性和其他性质 .45 %Al2 O3/ZrO2 / 45 %Al2 O3层状复合陶瓷的弯曲强度达 682MPa,断裂韧性达 16.2MPa·m1 /2 ;而单层ZrO2 陶瓷的弯曲强度和断裂韧性分别仅为 45 0MPa和 8.8MPa·m1     

溶胶-凝胶法引入烧结助剂制备SiC-Y3Al5O12复相陶瓷

以碳化硅、六水硝酸钇、九水硝酸铝和六次甲基四胺为主要原料,通过溶胶-凝胶法引入Al2O3和Y2O3复合烧结助剂,液相烧结制备得到SiC-Y3Al5O12(Y3Al5O12简称YAG)复相陶瓷.采用DTA、TEM、XRD等分析测试技术研究了溶胶-凝胶法引入复合烧结助剂过程及复合烧结助剂对SiC-YAG陶瓷的烧结性能、力学性能、物相组成与显微结构的影响.结果表明干凝胶在920℃左右已完全转变成YAG相,最终获得的YAG粒径小,并均匀分散在SiC表面的SiC-YAG复合粉体;复合粉体先干压、再等静压成型后,在1860℃下烧结45 min,所制得复相陶瓷的相对密度达到了96.5%,抗弯强度达到486 MPa,断裂韧性达到5.7 MPa·m1/2.     

热压烧结细晶粒氧化铝陶瓷(英文)

以沉淀法制各的商业α-Al2O3粉体为原料,自制镁铝硅玻璃为烧结助剂,采用热压烧结工艺低温制备高性能氧化铝陶瓷.用Archimedes法、电子探针和三点弯曲法研究了氧化铝陶瓷的致密化行为、显微结构和力学性能.结果表明:在1400℃烧结的氧化铝陶瓷的相对密度高达98.9%,晶粒细小,平均晶粒尺寸约为0.6μm,晶界上有莫来石相析出,样品的抗弯强度和断裂韧性分别达442MPa和4.7MPa·m1/2.     

无压烧结Al2O3／SiC纳米复相陶瓷的研究

将粒径为30～35nm的β-SiC粉,加入亚微米尺寸的α-Al     

活性炭掺杂对多孔氧化铝陶瓷支撑体结构及性能的影响

以平均粒径为4μm的a-Al2O3为起始原料、活性炭为成孔剂,通过干压成型法制备片状多孔Al2O3支撑体。研究了活性炭含量对多孔氧化铝支撑体结构和性能的影响。结果表明：活性炭在高温烧成过程中的氧化可显著提高支撑体的孔隙率,进而提高其渗透性能。当活性炭添加量为17％（质量分数）、烧成温度为1450℃时,支撑体的孔隙率、平均孔径、三点抗弯强度和纯水渗透通量分别达到45．8％,2．1μm,44．6MPa和88m3／（m^2·h·MPa）。经过80℃、10％NaOH溶液腐蚀20d后,支撑体的三点抗弯强度仍可以维持在23．4MPa,表明支撑体具有较好的耐碱腐蚀性能。     

Al2O3增强ZrO2陶瓷的制备及性能研究

本文采用热分解法制备Al     

AlON透明陶瓷的制备与性能

以碳热还原法制得的氮氧化铝(aluminum oxynitride,Al23O18N5,AlON)粉体为原料,Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结法在1850～1950℃和15～25MPa下制备了AlON透明陶瓷。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱仪分析了AlON陶瓷样品的相组成、显微形貌和红外透过率。结果表明:所制备的AlON透明陶瓷样品未发现杂质相,且晶界处未见明显的玻璃相,晶粒间为直接结合。AlON陶瓷样品的体积密度为3.69g/cm3,约为其理论体积密度的99.5%,弯曲强度为304MPa,断裂韧性为2.14MPa·m1/2;3mm厚透明陶瓷样品的红外透过率达81.3%。而气孔、晶界和第二相杂质等是影响AlON陶瓷透明度的主要因素。     

Effects of α-Sic versus β-Sic Starting Powders on Microstructure and Fracture Toughness of Sic Sintered with Al2O3-Y2O3 Additives

Dense Sic ceramics were obtained by pressureless sintering of β-Sic and α-Sic powders as starting materials using Al₂O₃-Y₂O₃ additives. The resulting microstructure depended highly on the polytypes of the starting SiC powders. The microstructure of SiC obtained from α-SiC powder was composed of equiaxed grains, whereas SiC obtained from α-SiC powder was composed of a platelike grain structure resulting from the grain growth associated with the β→α phase transformation of SiC during sintering. The fracture toughness for the sintered SiC using α-SiC powder increased slightly from 4.4 to 5.7 MPa.m^1/2 with holding time, that is, increased grain size. In the case of the sintered SiC using β-SiC powder, fracture toughness increased significantly from 4.5 to 8.3 MPa.m^1/2 with holding time. This improved fracture toughness was attributed to crack bridging and crack deflection by the platelike grains.     

金属离子和柠檬酸的配比对Y2O3-MgO纳米粉体及其纳米复相陶瓷性能的影响

纳米粉体的团聚程度影响纳米复相陶瓷的微观结构,进而影响其光学与力学性能。本文采用溶胶-凝胶法合成Y₂O₃-MgO纳米粉体,结合热压烧结(HP)技术制备出光学及力学性能优异的Y₂O₃-MgO复相陶瓷。研究了前驱体中金属离子与柠檬酸的摩尔比(m/c)对纳米粉体团聚程度及复相陶瓷显微结构、光学及力学性能的影响。研究结果表明,当金属离子和柠檬酸摩尔比为0.75时,粉体团聚程度最低,该粉体经过热压烧结后制备出的Y₂O₃-MgO陶瓷具有均匀的相域,晶粒尺寸约为140 nm,3~6 μm波段的透过率达到80%,维氏硬度及断裂韧性分别为10.90 GPa、2.21 MPa·m^-1/2,抗弯强度为226 MPa。     

Spark Plasma Sintering of Magnesia-Doped Alumina with High Hardness and Fracture Toughness

The effect of grain size of magnesia and its content as well as spark plasma sintering conditions on the density, grain size, strength, hardness, and toughness of alumina was investigated. Spark plasma sintering conditions were optimized at 1150°C/5 min/175°C/min. Addition of 100 nm magnesia gave higher density levels (99.5%), while better strength (600 MPa), hardness (25 GPa), and fracture toughness (4.5 MPa·m^1/2) were obtained with 15 nm magnesia. The good strength and hardness is attributed to the submicrometer grain size of the matrix, and the improved toughness to the presence of Mg-rich nanoparticles and nanopores at grain boundaries.     

SiC/β-Sialon装甲陶瓷的制备及性能

采用无压烧结工艺制备高比强度SiC/β-sialon复相陶瓷。研究了原料组成和第一阶段反应温度对合成β-sialon相的影响,分析了氧化物添加剂和第二阶段烧结温度对材料烧结性能和力学性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及万能试验机表征样品的物相组成、微观结构和力学性能。结果表明：用10%（质量分数,下同）的苏州土部分替代Al2O3和SiO2能有效促进β-sialon相的生成,在1500℃保温2h合成出无杂相的β-sialon相;复合添加5%ZrO2和5%Y2O3可促进样品的烧结致密化。当温度为1650℃时,样品的体积密度为2.90g/cm3,抗弯强度和断裂韧性分别达到375MPa和3.24（MPa·m1/2）,弯曲比强度为1.29×105（N·m）/kg,比Al2O3提高了40%以上。     

冰刀用高强韧Si3N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。