高纯多晶LaB6纳米块体阴极材料的制备及表征

采用放电等离子烧结技术, 以氢直流电弧法制备的La-LaH₂纳米粉末为原料, 制备了高纯LaB₆多晶纳米块体热阴极材料. 系统研究了LaH₂的脱氢反应、SPS合成LaB₆的烧结反应式, 并用XRD、SEM、TEM和AFM对LaB₆烧结块体的相与结构进行了表征. 实验结果表明, LaH2在796.4℃时发生脱氢反应; SPS制备得到了单相LaB₆纳米多晶块体, 纯度达到99.867%, 相对密度达到99.2%, 和其他烧结方法相比, 样品显微硬度及抗弯强度等性能显著提高. 晶体为大小均匀, 形态规则完整的等轴晶, 50MPa, 烧结温度1250～1350℃范围内平均晶粒尺寸为120nm, 随烧结温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.     

放电等离子反应液相烧结制备CeB6阴极与性能研究

以氢直流电弧法制备CeH_x纳米粉末, 再采用放电等离子（SPS）反应液相烧结纳米CeH_x和微米B的混合粉末, 制备了高性能CeB₆多晶块体热阴极材料. 研究了SPS制备CeB₆的烧结反应式及反应液相烧结机制, 确定SPS烧结CeB₆的最佳工艺为： 压力50MPa, 烧结温度1500℃, 保温时间5min. 实验结果表明, SPS制备得到了高纯单相CeB6多晶块体, 纯度达到99.89％, 相对密度达到99.61％, 维氏硬度达到2051kg/mm², 抗弯强度达到254.2MPa. 样品在1600℃温度下拐点发射电流密度达到20.38A/cm², 功函数为2.42eV. 与传统制备法相比, SPS制备显著降低了CeB₆的烧结温度, 缩短了烧结时间, 提高了力学和发射性能.     

烧结温度对Cf/SiC复合材料结构及性能的影响

以碳纤维为增强体, 热压烧结制备了C_f/SiC复合材料, 研究了烧结温度对C_f/SiC复合材料密度、结构及性能的影响. 研究发现: 提高烧结温度能够促进C_f/SiC复合材料的致密度; 当烧结温度低于1850℃时, 升高烧结温度, 复合材料的强度和断裂韧性也随之提高. 当烧结温度为1850℃时, 复合材料的性能最优, 弯曲强度达500.1MPa, 断裂韧性为16.9MPa·m ^1/2. 当烧结温度达到1880℃时, 复合材料性能反而下降.     

V5+取代对 Mg4(SbNb1-xVx)O9陶瓷介电性能的影响

研究了不同V⁵⁺含量Mg₄(SbNb_1-xV_x)O₉[MSNV, 0.05≤ x≤0.3]系陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能. 结果表明: 一定量V⁵⁺取代能够明显降低该陶瓷的烧结温度. 在所有组成范围内, XRD显示了单一刚玉型结构. 随V⁵⁺含量的增加, 样品的介电常数ε和品质因数Q·f先增大后减小, 样品的谐振频率温度系数τ_f逐渐减小, 这是由于V⁵⁺的取代使得B位键价增强所致. 在x=0.15, 1250℃烧结, 可获得ε_r=9.98, Q·f=20248GHz (8GHz), τ_f=-23.3×10-6·K^-1的新型微波介质陶瓷.     

(1-x)CaTiO3-xLi1/2Sm1/2TiO3陶瓷的微波介电性能研究

采用固相法制备了(1-x)CaTiO_3-x(Li_1/2Sm_1/2)TiO3系列微波介质陶瓷材料, 研究了该体系的相组成、烧结性能和微波介电性能之间的关系. 结果表明: 在x=0.1～0.9mol范围内, (1-x)CaTiO_3-x(Li_1/2Sm_1/2)TiO₃ 体系均形成了单一的斜方钙钛矿结构; x=0.1～0.5和x=0.6～0.9组分的最佳烧结温度分别为1250和1300℃; 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值、谐振频率温度系数τ_f均随着x的增大而减小. 当x=0.7时, 1300℃下保温5h烧结得到的材料的微波介电性能为: ε_r=116.5, Qf=3254GHz, τ_f=42.43×10^-6/℃.     

铜钼复合添加ZnO-TiO2微波介质陶瓷的低温烧结及相转变

研究了添加0.25CuO-0.75MoO₃(摩尔比, 简记为CM)对ZnO-TiO₂ (简记为ZT)陶瓷的低温烧结特性、相转变及微波介电性能的影响. CM添加的ZT陶瓷由传统的固相反应方法制备而得, 烧结温度限定在900~1050℃范围内. 样品的显微形貌、元素成分、物相构成及微波介电性能分别由FE-SEM、EDS、XRD及网络分析仪进行表征或测量. EDS及XRD分析显示, Cu²⁺ 和Mo⁶⁺ 均进入了ZT陶瓷的主晶相的晶格, 并导致ZnTiO₃分解温度的降低, 同时, 也降低了在Zn₂TiO₄和金红石之间形成固溶体(Zn₂Ti₃O₈)的起始温度. 实验结果表明, CM的添加可有效地促进ZT陶瓷的低温致密化烧结. 添加4wt%CM且在975℃烧结4h后的ZT陶瓷的密度可达理论值的94%, 其微波介电性能为品质因素Qf=12150GHz, 介电常数ε_r =28.6,谐振频率温度系数τ_f=+17.8×10^-6/℃.     

高纯多晶LaB6纳米块体阴极材料的制备及表征

采用放电等离子烧结技术, 以氢直流电弧法制备的La-LaH₂纳米粉末为原料, 制备了高纯LaB₆多晶纳米块体热阴极材料. 系统研究了LaH₂的脱氢反应、SPS合成LaB₆的烧结反应式, 并用XRD、SEM、TEM和AFM对LaB₆烧结块体的相与结构进行了表征. 实验结果表明, LaH2在796.4℃时发生脱氢反应; SPS制备得到了单相LaB₆纳米多晶块体, 纯度达到99.867%, 相对密度达到99.2%, 和其他烧结方法相比, 样品显微硬度及抗弯强度等性能显著提高. 晶体为大小均匀, 形态规则完整的等轴晶, 50MPa, 烧结温度1250～1350℃范围内平均晶粒尺寸为120nm, 随烧结温度的升高, 晶粒尺寸逐渐增大.     

CaTiO3对(1-x)ZnAl2O4-xMg2TiO4(x=0.21)微波介质陶瓷结构和性能的影响

利用常规固相法制备了ZnAl₂O₄-Mg₂TiO₄-CaTiO₃陶瓷, 研究了CaTiO₃对其相成分、微观组织结构和微波介电性能的影响规律. 结果表明, CaTiO3能有效地改善(1-x)ZnAl₂O₄-xMg₂TiO₄(x=0.21)材料的烧结性能, 使其致密化温度降低150℃. ZnAl₂O₄-Mg₂TiO₄-CaTiO₃陶瓷体系中包括ZnAl₂O₄基尖晶石相、CaTiO₃、MgTi₂O₅和Zn₂Ti₃O₈相, 当烧结温度高于1400℃时, Zn₂Ti₃O₈相消失. 随着CaTiO₃含量的增加, 体系中CaTiO₃相含量增加而MgTi₂O₅相含量减少, 且CaTiO₃具有显著地调节谐振频率温度系数的作用. 当在(1-x)ZnAl₂O₄-xMg₂TiO₄(x=0.21)体系中掺入6mol%的CaTiO₃添加剂时, 经1400℃烧结后能获得温度稳定性好的微波介质陶瓷材料, 其微波介电性能为：ε_r=11.8, Q·f=88080GHz, τ_f=-7.8×10^－6/℃.     

ZrB2-SiC陶瓷的注浆成型与无压烧结

研究了以聚乙烯亚胺 (PEI) 为分散剂,ZrB₂粉体在水相中的分散性能. 结果显示ZrB₂的等电点在pH为5.7,加入PEI后的等电点移到pH为11.5. 以PEI为分散剂,在pH为8.0处制备了固含量达45vol%的ZrB₂-20vol%SiC陶瓷浆料. 采用注浆成型方法制备了相对密度为53%的ZrB₂-SiC陶瓷坯体,并对其进行了无压烧结,同时研究了硼粉为烧结助剂对其致密化及性能的影响. 结果表明：硼粉为烧结助剂,实现了ZrB₂-SiC陶瓷的完全致密化的同时,也降低了ZrB₂-SiC陶瓷的烧结温度,2100℃烧结3h后的陶瓷维氏硬度为(17.5±0.5)GPa,弯曲强度为(406±41)MPa,断裂韧性为(4.6±0.4)MPa·m^1/2.     

Zn-Al共掺对0.95MgTiO3-0.05CaTiO3介电性能的影响

采用固相反应法制备了 (Mg_0.93Ca_0.05Zn_0.02)(Ti_1-xAl_x)O₃介质陶瓷.研究了Zn-Al共掺杂对0.95MgTiO₃-0.05CaTiO₃(95MCT)陶瓷介电性能的影响.结果表明：Zn-Al共掺杂的95MCT陶瓷的主晶相为MgTiO₃和CaTiO₃两相结构,Zn-Al共掺杂可以抑制中间相MgTi₂O₅的产生,同时,有第二相CaAl₂O₄出现;Zn-Al共掺杂能有效地降低95MCT陶瓷的烧结温度至1300℃,改善介电性能,并对介电常数温度系数具有调节作用.当 Zn²⁺掺杂量为0.02mol、Al³⁺掺杂量为0.02mol时, 在1300℃烧结2.5h获得最佳性能：ε_r =20.35, tgδ=2.0×106, α_c=1.78×106.     

粉末材料的爆炸烧结

论述了爆炸烧结的方法及装置，讨论了烧结过程的机理及影响其过程的主要参数。     

A Perspective on Emerging and Future Sintering Technologies of Ceramic Materials

Novel sintering methods have emerged in the recent past years, which have raised great interest in the scientific community. Relying on electric field effects, high heating rates, the use of mechanical pressure, or hydrothermal conditions, they offer fundamental advantages compared to conventional sintering routes like minimizing the energy consumption and enhancing the process efficiency. This perspective aims at explaining these effects in a general way and presenting the status quo of using them for the processing of high-performing ceramic materials. In detail, this work focuses on flash sintering, ultrafast high-temperature sintering, spark plasma sintering, cold sintering, and photonic sintering methods based on different light sources. The specificities, potentials, and limitations of each method are compared, especially in the light of a possible industrialization.     

先进陶瓷材料固相烧结理论研究进展

系统介绍了陶瓷材料固相烧结理论的历史和研究进展,综述了用来描述烧结前期、中期和后期的烧结理论和烧结模型.目前烧结理论大多局限于烧结全程的某一阶段,且只研究某一种扩散机制起主导作用,多数理论烧结模型不能完全反映真实烧结参数,烧结单元模型的定量描述不够完善,缺乏描述烧结全程的烧结模型,且大多研究局限于基础研究,如物质的传输机制、致密化过程、气孔和晶粒生长机制.因此,建立多种扩散机制耦合作用的全期烧结模型,进一步研究烧结动力学,用计算机模拟烧结的真实条件,建立能定量描述的烧结模型,是未来烧结理论研究的方向.     

二氧化铀核燃料芯块烧结工艺的发展概况

介绍了当今世界上二氧化铀芯块的主要烧结方法,详细讨论了各种工艺方法的特点、优点及不足,提出了综合改进烧结方法的建议.并简要介绍了二氧化铀核燃料芯块的烧结理论.     

Repetitious-Hot-Pressing Technique in Hot-Pressing Process

A new pressing method was proposed for hot-pressing process. Experimental results indicated that the porosity in Al2O3/TiC/Ni/Mo (hereafter called Al2O3/TiC composite) composite compacts decreases by 6% after adopting this new technique,compared to traditional hot-pressing technique under the same sintering temperature. The flexural strength and Vicker hardness increase from 883 MPa to 980 MPa and from 16 GPa to 21.1 GPa, respectively. A theoretical model was given to analyze the densification mechanism of the composite in the process of repetitious-hot-pressing.     

影响ZTA陶瓷微波烧结的主要工艺过程

通过对ＺＴＡ陶瓷进行微波烧结试验,了解影响陶瓷微波烧结速率的主要工艺过程,探索有关微波烧结机理;采用以ＴＥ４４４为基准模式的微波谐振腔,在混合加热模式的基础上增设辅助加热体,实现了ＺＴＡ陶瓷微波烧结; ＺＴＡ材料中ＺｒＯ_２含量越高,该材料的烧结速率越快;输入功率的提高有助于提高烧结速率;辅助加热体的老化现象降低微波烧结速率;微波烧结过程中应避免出现热剧变现象．     

现代烧结技术在难熔金属材料中的应用

微波烧结、放电等离子体烧结、选择性激光烧结作为材料烧结致密化的新技术是活化烧结和快速烧结的有机结合,它们不仅具有升温速度快、烧结时间短、抑制晶粒长大、组织结构可控等独特的优势,而且还具有生产周期短、高效节能的巨大工业应用价值和前景,已成为当今材料领域的研究热点。难熔金属材料及其合金的烧结一直是难熔材料制备和烧结领域的难题,为了进一步探索难熔金属材料及其合金的新型烧结技术,探讨了微波烧结、放电等离子体烧结、选择性激光烧结在难熔金属材料及其合金制备中的应用现状,综述了其工作原理、特点及系统组成。     

真空低温烧结的SrTiO_3复合功能陶瓷

选择SiO2作为烧结助剂,Nb2O5作为施主掺杂,MnCO3作为受主掺杂,采用真空一次烧结工艺在1200℃制备出性能优良的压敏-电容复合功能陶瓷元件,样品的电阻率ρ>105Ω.cm,压敏电压V1mA<50V,非线性系数α接近10,介电常数ε>104,介电损耗tanδ可以控制在10%以下,漏电流可以控制在50μA以下。     

热电材料热压烧结技术研究

讨论了热电材料热压烧结的特点和过程,针对不同类型的热电材料首次提出了内热、外热和内外热3种热压烧结方法及其相应的模具结构.试验显示,成形烧结方法结构简单、合理有效,可烧结出性能优良的热电块体材料.