添加剂对AIN陶瓷高温氧化行为的影响

研究了热压AIN陶瓷在1200－1400℃的氧化行为,分析了不同的烧结助剂对AIN陶瓷氧化行为的影响。结果表明,AIN陶瓷在空气中的氧化符合抛物线规律,以Ni为添加剂的AIN陶瓷的高温抗氧化性优于以Y2O3为添加剂的AIN陶瓷。     

烧结助剂对碳化硼陶瓷性能的影响

以氧化铝、活性碳为烧结助剂,以碳化硼为基体、采用真空热压烧结技术制备碳化硼陶瓷。研究成分配比、烧结工艺对烧结体致密度及力学性能的影响;探讨了添加剂碳化硼陶瓷的烧结机理。结果表明,以氧化铝、活性碳为烧结助剂,采用真空热压烧结工艺,制备出碳化硼陶瓷;碳化硼烧结的最佳材料配方与烧结工艺:B4C:Al2O3:C=70:15:15,烧结温度1930℃,压力20MPa,保温时间1h;所得碳化硼烧结体性能:开口气孔率1.49%,相对密度为90.33%,抗弯强度为144.27MPa,硬度(HRA)95。     

纳米SiC陶瓷的超高压烧结研究(英文)

以纳米SiC为原料,用两面项压机在不同工艺条件下(1 000～1 300℃,4.0～4.5 GPa,15～35 min)实现了40(质量分数,下同)Al2O3烧结助剂添加的SiC陶瓷体的烧结.研究了烧结工艺对SiC陶瓷性能的影响.用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度测试仪等对SiC高压烧结体进行了表征.结果表明:Al2O3是有效的低温烧结助剂,在超高压工艺下添加4%Al2O3即可实现SiC陶瓷全致密化烧结;烧结体晶粒长大得到抑制,维持在纳米级,晶格常数收缩了约0.45%;烧结体显微硬度和密度随烧结温度、烧结压力的升高或保温时间的延长而提高.     

氧化铝添加量对超高压烧结碳化硅性能的影响

以纳米SiC为原料,用两面顶压机在4.5 GPa/1 250 ℃/20 min条件下实现了不同Al2O3烧结助剂添加量(0～7%,质量分数,下同)的SiC陶瓷体的烧结.研究了烧结助剂含量对SiC陶瓷性能的影响.用X射线衍射、场发射电子显微镜、能谱分析、显微硬度测试对SiC高压烧结体进行了表征.结果表明:Al2O3是有效的低温烧结助剂,在超高压工艺下添加2%Al2O3即可实现SiC陶瓷全致密化烧结;烧结体晶粒长大得到抑制,晶格常数收缩了约0.45%;烧结体显微硬度随Al2O3含量升高而有所提高.     

蓝色氧化锆陶瓷的研制

以微米或纳米氧化锆粉体为主原料,钒锆蓝色料或Co3O4为着色剂,添加适量烧结助剂制备蓝色氧化锆陶瓷。研究了氧化锆、助剂、着色剂等对蓝色氧化锆陶瓷颜色及性能的影响。结果表明:用纳米级ZrO2粉体为原料,钒锆蓝色料为着色剂,添加少量烧结助剂,可制得性能优良、颜色亮丽的蓝色氧化锆陶瓷;用纳米级ZrO2为原料,Co3O4为着色剂,添加少量烧结助剂,可制得性能优良、颜色亮丽的钴蓝色氧化锆陶瓷。     

低温无压烧结氮化硅陶瓷的相变及致密化研究

采用氧化铝（Al2 O3）和氧化钇（Y2 O3）为烧结助剂,利用无压烧结工艺在低温下制备氮化硅陶瓷材料。利用XRD和SEM等着重研究了无压烧结氮化硅陶瓷低温阶段时的物相组成及其致密化。结果表明：当添加剂含量为10％,烧结温度高于1430℃时,α→β相转变较快;当烧结温度达到1510℃时,α相全部转变为β相。     

埋粉热压后处理制备Nd∶YAG激光陶瓷

以市售高纯氧化物粉体为原料,采用固相反应烧结—埋粉热压后处理组合烧结工艺制备了直径为30mm、厚度为3.05mm的Nd3+∶Y3Al5O12(Nd∶YAG)透明陶瓷样品。研究了埋粉热压后处理工艺对Nd∶YAG陶瓷的光学性能、残留应力和光学均匀性等的影响。研究表明,通过将真空烧结后的Nd∶YAG陶瓷埋入BN粉体中进行热压后处理,克服了Nd∶YAG陶瓷在热压过程中容易碎裂及碳污染问题,并进一步排除了Nd∶YAG陶瓷内部的残留气孔,其透过率大于80%。埋粉热压后处理工艺对Nd∶YAG陶瓷的残留应力分布和光学均匀性没有影响。采用光纤耦合808nm激光二极管泵浦Nd∶YAG陶瓷样品,实现了连续瓦级激光输出,最高输出功率为3.6W,光光转换效率为20%。     

热压烧结制备AlN-Al2O3复相陶瓷及其性能

以AlN和Al2O3为原料,Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备出AlN-30%(质量分数)Al2O,复相陶瓷:运用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征复相陶瓷的相组成及显微结构.研究了烧结温度对AlN-Al2O3复相陶瓷的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响.结果表明:在1 ...     

Al2O3/Fe纳米复合粉体的制备及其陶瓷的性能研究

以纳米α-Al2O3和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用非均相沉淀法制备了Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.经XRD、SEM分析发现:复合粉体前驱体经500 ℃焙烧,在H2中700 ℃还原可以得到纳米Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.粉体分散良好,Al2O3表面的纳米Fe粒子呈非连续状态,颗粒为球形,尺寸为30 nm左右,分布均匀.将复合粉体在热压下(30 MPa)烧结获得Al2O3/Fe复合陶瓷,当加入5mol%Fe时,陶瓷的热压烧结温度比单相Al2O3陶瓷降低将近100 ℃.含量为10mol%Fe的陶瓷样品在1500 ℃热压烧结后,断裂韧性可达到5.62 MPa,与相同条件下烧结的单相Al2O3陶瓷(KIc=3.57 MPa)相比提高了近57%.     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

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.     

SiC多孔陶瓷预成形坯的制备

本文采用真空烧结方法制备SiC多孔陶瓷预成形坯,研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si、Co和高岭土以及造孔剂羧甲基纤维素(CMC)含量对SiC多孔陶瓷预成形坯气孔率和形貌的影响。结果表明,多元助烧剂Al2O3-Y2O3有利于降低烧结温度和形成液相烧结,并有利于提高SiC多孔陶瓷的孔结构稳定性;羧甲基纤维素含量对烧结预成形坯气孔率和体积密度的影响较大,随着造孔剂CMC含量的增加,SiC多孔陶瓷的气孔率也相应地增加,其体积密度相应减少。     

加压辅助闪烧工艺制备四方相氧化锆

研究了加压辅助闪烧烧结工艺参数(温度、电压、电流、压力)对钇稳氧化锆致密度、微观组织结构和成分组成的影响,该工艺在热压烧结基础上叠加闪烧效应,利用高电场强度使高温导电氧化锆瞬间发生密实化烧结。结果表明:钇稳氧化锆的闪烧临界温度为880℃,在相同的电场强度条件下,闪烧临界温度处烧结可获得最大的闪烧收缩量。氧化锆在临界烧结温度下瞬时放电快速烧结符合焦耳热效应和接触点局部热效应,临界闪烧温度的高峰值功率闪烧易导致样品的组织结构和成分变化,峰值功率应进行控制,即电流强度应低于3 A。     

AlN陶瓷低温烧结制备与性能研究

采用两组复合烧结助剂Y2O3-CaF2,Y2O3-CaF2-Li2CO3在1600℃烧结AlN陶瓷,对AlN陶瓷烧结密度,热性能和电性能进行了测试,并分析了AlN陶瓷物相变化和微观结构。结果表明,复合烧结助剂在低温下能明显促进AlN陶瓷致密化及晶粒生长发育,尤其是添加3wt%Y2O3-2wt%CaF2作烧结助剂,1600℃常压烧结4h制备了结晶良好,相对密度为98.4%,热导率为133.62W/m.K,同时具有较低相对介电常数的AlN陶瓷。在低温常压条件下制备出性能较高的AlN陶瓷。     

Fabrication of high-efficiency Yb:Y2O3 laser ceramics without photodarkening

High-efficiency Yb:Y₂O₃ laser ceramics were fabricated using the vacuum-sintering plus hot isostatic pressing (HIP) without sintering additives. High-purity well-dispersed nanocrystalline Yb:Y₂O₃ powder was synthesized using a modified co-precipitation method in-house. The green bodies were first vacuum sintered at a temperature as low as 1430°C and then HIPed at 1450°C. Finally, the samples were air annealed at 800°C for 10 h. Although no sintering aids were used, full density of the samples with excellent optical homogeneity and an inline transmission of 80% at 400 nm could be obtained. Moreover, photodarkening phenomenon was not detected in the ceramics. Preliminary laser experiment with the fabricated ceramics in a two-mirror cavity has demonstrated 32 W continuous-wave (CW) output at ∼1077 nm with an optical-to-optical conversion efficiency of 58.2%. To the best of our knowledge, this is so far the highest CW output power and optical-to-optical conversion efficiency achieved with the Yb³⁺-doped sesquioxide ceramics in a simple two-mirror cavity.     

Si3N4陶瓷烧结中烧结助剂的研究进展

研究了多种烧结助剂对氮化硅烧结性能和烧结过程的影响.研究表明,多组分助剂比单一组分助剂对氮化硅的助烧效果好,其中稀土氧化物和MgO-Al2O3-SiO2体系比较受重视.     

不同助烧结剂及造孔剂对SiC多孔陶瓷的影响

采用真空烧结方法制备了SiC多孔陶瓷，研究了不同助烧结剂Al2O3-Y2O3、Si以及不同造孔剂丙烯酰胺聚合物、羧甲基纤维素（CMC）对SiC多孔陶瓷形貌和气孔率的影响。结果表明：与Si相比较，Al2O3-Y2O3更有利于促进SiC的烧结；以Al2O3-Y2O3为助烧结剂的试样比以Si为助烧结剂的试样具有较高的气孔率。     

不同烧结助剂制备的Si_3N_4陶瓷的氧化行为

以α-Si3N4粉末为原料,分别以Y2O3-La2O3和Y2O3-CeO2为烧结助剂,利用热压烧结法制备了Si3N4陶瓷。研究了Si3N4陶瓷样品在空气中高温下的氧化行为。结果表明:原始的α-Si3N4在烧结过程中完全转化为β-Si3N4。在1000～1350℃氧化100h后,用Y2O3-La2O3烧结助剂制备的样品表现为质量增加趋势,质量变化小于0.389mg/cm2,其氧化过程符合抛物线规律。用Y2O3-CeO2烧结助剂制备的样品,在1000℃氧化后表现为质量减小,为-0.248mg/cm2;在1230℃和1350℃表现为质量增加,分别为0.024mg/cm2和0.219mg/cm2,并且其氧化过程不符合抛物线规律。样品的氧化过程主要受2个扩散过程的控制,即稀土元素的向外扩散与氧的向内扩散。     

Transparent alumina ceramics fabricated by 3D printing and vacuum sintering

Transparent alumina ceramics were fabricated using an extrusion-based 3D printer and post-processing steps including debinding, vacuum sintering, and polishing. Printable slurry recipes and 3D printing parameters were optimized to fabricate quality green bodies of varying shapes and sizes. Two-step vacuum sintering profiles were found to increase density while reducing grain size and thus improving the transparency of the sintered alumina ceramics over single-step sintering profiles. The 3D printed and two-step vacuum sintered alumina ceramics achieved greater than 99 % relative density and total transmittance values of about 70 % at 800 nm and above, which was comparable to that of conventional CIP processed alumina ceramics. This demonstrates the capability of 3D printing to compete with conventional transparent ceramic forming methods along with the additional benefit of freedom of design and production of complex shapes.     

无压烧结氮化硅陶瓷的物理性能研究

以α-Si₃N₄粉末为原料,Y₂O₃和MgAl₂O₄体系为烧结助剂,采用无压烧结方式,研究了烧结温度、保温时间、烧结助剂含量以及各组分配比对氮化硅致密化及力学性能的影响。结果表明:以Y₂O₃和MgAl₂O₄为烧结助剂体系,氮化硅陶瓷在烧结温度为1 600 ℃,保温时间为4 h,烧结助剂含量为12.5%(质量分数),Y₂O₃和MgAl₂O₄质量比为1∶1时,综合性能最好;氮化硅陶瓷显气孔率为0.21%,相对密度为98.10%,抗弯强度为598 MPa,维氏硬度为15.55 GPa。