超重力下燃烧合成Al2O3／ZrO2的成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,在超重力下燃烧合成制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系.XRD、SEM与EDS分析表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,其周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的αAl2O3晶及少量的共晶团组织.与国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),Al2O3/33ZrO2(4Y)复合陶瓷比较强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但弯曲强度与断裂韧度却比国外同类材料分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致.     

超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y)成分、结构与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,以超重力下燃烧合成技术,制备出不同成分与结构的Al2O3/ZrO2(4Y)大体积新型复合陶瓷板材,并研究了复合陶瓷成分、显微结构与力学性能之间的关系。XRD、SEM与EDS表明,Al2O3/33ZrO2(4Y)是以取向各异且纳微米t-ZrO2纤维呈三角对称镶嵌其上的棒状共晶团为基,且周围分布着t-ZrO2微米球晶;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)则以t-ZrO2微米球晶为基,周围分布着不规则形状的α-Al2O3晶及少量的共晶团组织。相比于国外定向凝固Al2O3/ZrO2(Y2O3),试验Al2O3/33ZrO2(4Y)强硬性的提高可归因于材料的高致密性、小尺寸缺陷及残余压应力增韧、相变增韧机制所导致的高断裂韧度;同时,Al2O3/40ZrO2(4Y)虽在硬度上有所下降,但在弯曲强度与断裂韧度却分别提高了19.0%与311.1%,故材料的强化可认为是因t-ZrO2微米球晶基体所具有的小尺寸缺陷及相变增韧与微裂纹增韧机制所诱发的高断裂韧度所致。     

Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料断裂过程中的相变及力学性能

用真空烧结方法制备了Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,分析了ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷抗弯强度、断裂韧性的影响.用XRD定量分析了含摩尔分数2%与3%Y2O3的ZrO2(2Y)与ZrO2(BY)在断裂过程中四方相转变成单斜相的相变量,用以阐明增韧机制.结果表明,在ZrO2含量为15%(体积分数)时,Al2O3/ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料的抗弯强度、断裂韧性分别达到825MPa,7.8MPa·m1/2和738MPa,6.7MPa·m1/2,两者的性能差异主要来自不同的增韧机制.     

PSZ(3Y)含量对Al2O3陶瓷力学性能的影响

对部分稳定ZrO2(简称PSZ(3Y))含量与Al2O3基陶瓷烧结致密化及力学性能的关系进行了测试,用X射线衍射定量相分析计算了m-ZrO2和t-ZrO2相在断裂前后相含量的变化.结果表明当Al2O3中添加15%(体积分数)PSZ(3Y)时,1550℃真空烧结后Al2O3基复合陶瓷的抗弯强度达到884 MPa,断裂韧性达到8.2 MPa@m1/2.PSZ(3Y)的相变增韧提高了 Al2O3/PSZ(3Y)复合陶瓷材料的抗弯强度和断裂韧性.     

高韧性彩色氧化锆陶瓷的制备与性能

以Y2O3稳定ZrO2为主要原料,以Al2O3,SiO2等为增韧剂,以NH4VO3,V2O5,Co(NO3)2,Co2O3等为着色剂,球磨混合后采用于压成型法成型,二次烧结法制成陶瓷.通过陶瓷的性能测试和结构分析,优选出了黄、蓝色系钠米Al2O3增韧ZrO2陶瓷制备的配方和工艺条件.探讨了不同氧化物对ZrO2陶瓷的增韧机理和部分着色剂在氧化锆陶瓷中的致色机理.认为增韧机理以氧化锆相变增韧和增韧剂弥散增韧为主,陶瓷颜色主要为致色离子以固溶形式进入ZrO2晶格而致.     

超重力下燃烧合成Al2O3/ZrO2自生复合陶瓷研究

通过在铝热剂中引入ZrO2与Y2O3混合粉末,引发超重力下燃烧合成,制备出大尺寸、高致密度Al2O3/ZrO2(Y2O3)自生复合陶瓷板材.XRD,SEM与EDS显示,自生复合陶瓷是以亚微米ZrO2四方相纤维成排镶嵌其上、生长方向各异的棒状共晶团及Al2O3块晶与ZrO2四方相不规则粒晶分布其上的共晶团边界构成,复合陶瓷的强化不仅归因于分布在棒状共晶团Al2O3基体上的残余压应力与小尺寸共晶团边界,更因共晶团Al2O3基体上的残余压应力增韧、共晶团边界上的微裂纹增韧及应力诱发相变增韧引起的高断裂韧性所致.     

ZrO2(2Y)/316L不锈钢复合材料的微观组织

对真空热压烧结的ZrO2(2％Y2O3)／316L(摩尔分数)不锈钢复合材料进行了微观组织研究。结果表明：细小的ZrO3颗粒均匀地分布于不锈钢颗粒之间，不锈钢抑制了其周围的ZrO2晶粒的生长；对于1250℃烧结的复合材料，不锈钢附近的ZrO2晶粒细小，为形状规则的t相，远离不锈钢的ZrO2多数已发生相变，为“N”字型或者相变孪晶m-ZrO2相。     

真空烧结法制备ZrO2(Y2O3)/Al2O3复合材料

用真空烧结工艺制备了ZrO2（Y2O3）／Al2O3复合材料，分析了ZrO2（3Y）和ZrO2（2Y）含量对Al2O3基陶瓷烧结相对密度、显微结构及相变行为的影响．结果表明：Zro2（Y2O3）的含量对t-ZrO2→m-ZrO2相变量有影响，ZrO2（3Y）和ZrO2（2Y）含量（体积分数）分别为15％和20％时，烧结试样相对密度分别为99．6％和98．5％，ZrO2的晶粒平均尺寸分别为1．1μm和1．8μm，样品断裂前后的最大相变量（体积分数）分别是Vt→m=44％和Vt→m=18％．     

微波烧结ZrO_(2(n))/Al_2O_3复合陶瓷工艺与组织

以纳米ZrO2、微米Al2O3为原料,采用微波烧结方式制备ZrO2/Al2O3复相陶瓷。探讨了烧结温度和保温时间对试样线收缩率、相对体积密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明,烧结温度1550℃,保温时间10 min,可得到较高的硬度(13 350 MPa)和较好的断裂韧度(6.41 MPa.m1/2),烧结过程中发生了m-ZrO2转变为t-ZrO2相变,nano-ZrO2的加入使Al2O3形成內晶型结构;试样的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂并存;ZrO/AlO复合陶瓷主要通过应力诱导相变和内晶型结构进行增韧。     

CeO2,Dy2O3,Yb2O3及Y2O3烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率的影响

研究了CeO2-MgO(CeM),Dy2O3-MgO(DyM),Yb2O3-MgO(YbM)及Y2O3-MgO(YM)体系烧结助剂对氮化硅陶瓷的热导率及电学性能的影响.结果表明与YM烧结助剂相比,添加DyM烧结助剂的氮化硅陶瓷热导率较低;添加CeM烧结助剂的氮化硅陶瓷的热导率最高,为85.4W/m·K;添加YbM烧结助剂的氮化硅陶瓷也有较高的热导率,但体电阻率较低.组织分析表明,添加不同稀土元素的烧结体组织形貌基本相同,晶界相不同,添加DyM,YbM和YM烧结助剂的氮化硅陶瓷在烧结过程中分别形成了含氧晶界相Dy2Si3N4O3,Yb2Si3N2O5和Y2Si3N3O4.     

Gd2 O3 -Yb2 O3 -Y2 O3 -ZrO2 热障涂层材料的热物理性能

目的通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-Zr O2(GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%;在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。     

Y2O3含量对SiO2-Al2O3-B2O3-K2O-Li2O系统微晶玻璃的析晶及性能的影响

以SiO2-Al2O3-B2O3-K2O-Li2O为玻璃组成,P2O5和ZrO2为复合成核剂,Sb2O3为澄清剂,Y2O3为添加物,通过传统熔体冷却方法制得了该系统基础玻璃.利用DSC、XRD、SEM及性能测试等手段,研究了Y2O3含量的变化对玻璃析晶行为、析出晶相种类、晶粒尺寸、晶粒分布以及微晶玻璃的力学性能的影响.研究结果表明:随着Y2O3含量的增加,玻璃的析晶峰值温度升高,且析晶峰也逐渐变宽、变钝;Y2O3的加入并不影响微晶玻璃中主晶相的组成,但对其微观结构有明显影响;当Y2O3含量低于2.0%(摩尔分数)时,微晶玻璃的抗弯强度随Y2O3含量增加而增加;当Y2O3含量为2.0%时,获得微晶玻璃的抗弯强度值最高,达到217 MPa;当2.0%≤x(Y2O3)≤2.5%时,抗弯强度反而降低;当Y2O3含量为2.5%时,获得的微晶玻璃具有良好的半透明性,并具有较好的力学性能(抗弯强度为198 MPa);与一步法热处理相比,采用两步晶化热处理有利于提高微晶玻璃的力学性能.     

ACTIVITY OF La_2O_3 IN LIQUID La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2 SLAGS

实验测得La_2O_3-Al_2O_3-CaF_2三元渣系不同组成时La_2O_3的活度,并作出等活度图;同时确定该渣系在1600℃下的熔化区域。活度测定所依据的反应为 (La_2O_3)+3C2[La]Sn+3CO↑ 由实验结果得知:当La_2O_3浓度不变时,La_2O_3活度随CaF_2浓度的增加或Al_2O_3浓度的减少而增加;当CaF_2或Al_2O_3浓度不变时,La_2O_3活度都随La_2O_3浓度的增加而增加。     

Comparison of hydrogen-storage properties of Mg-14Ni-3Fe2O3-3Ti and Mg-14Ni-2Fe2O3-2Ti-2Fe

Magnesium with oxides or transition elements prepared by mechanical grinding under H2 (reactive mechanical grinding) showed relatively high hydriding and dehydriding rates when the content of additives was about 20 wt%. Ni, Fe₂O₃, and Fe were chosen as the oxides or transition elements to be added. Ti was also selected since it was considered to increase the hydriding and dehydriding rates by forming Ti hydride. Samples Mg-14Ni-3Fe₂O₃-3Ti (Sample A) and Mg-14Ni-2Fe₂O₃-2Ti-2Fe (Sample B) were prepared by reactive mechanical grinding, and their hydrogen storage properties were compared. The activated Sample A had a little smaller hydriding rate than the activated Sample B, but a higher dehydriding rate than the activated Sample B. Sample A exhibits quite a larger dehydriding rate and quantity of hydrogen desorbed for 60 min than any other Mg-xNi-yFe₂O₃-zM (M=transition metals) samples. An addition of a relatively larger amount of Ti is considered to lead to quite a high hydriding rate and a high dehydriding rate of Sample A.     

NaF·AlF3-Al2O3-CaF2-ZrO2熔盐体系的电导率

采用改进的固定电导池常数法研究 NaF-AlF3-CaF2-Al2O3-ZrO2熔盐体系的电导率。结果表明, NaF-AlF3-3%Al2O3-3%CaF2-ZrO2熔盐体系的电导率随着ZrO2含量（0~5%）的增加呈降低趋势。每增加1%氧化锆,电导率相应地降低约0.02 S/cm。温度每增加1°C时电导率相应降低约0.004 S/cm。随着NaF与AlF3摩尔比的增加,体系的电导率随之增加。最后采用二次回归正交设计方法,建立分子比相同时电解质的电导率与温度和氧化锆浓度关系的回归方程。     

ACTIVITY OF La_2O_3 IN LIQUID La_2O_3-CaF_2 AND La_2O_3-CaF_2-CaO-SiO_2 SLAGS

用石墨为还原剂,将渣中La_2O_3还原入液态Sn,以测定1500℃下La_2O_3-CaF_2和La_2O_3-CaF_2-CaO-SiO_2渣中La_2O_3的活度.对La_2O_3-CaF_2系,并用Gibbs-Duhem积分法求得CaF_2的活度. 根据液态渣的离子结构模型,对上述二渣系中La_2O_3的活度数据进行了简单的讨论.     

SiO2-Al2O3-CaO-Fe2O3系微晶玻璃的晶化过程

利用差热分析（ＤＴＡ）、红外吸收光谱（ＩＲ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）等手段研究了ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３系微晶玻璃晶化过程及其结晶化过程及其结晶动力学。结果表明：ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－Ｆｅ２Ｏ３系微晶玻璃晶化过程中,初晶相是钙铁透辉石,钙铝黄长石是中间过渡相且随晶化温度的提高而消失,最终晶相只有钙铁透辉石;晶体生长指数为２．９,属三维生长。玻璃网络中主要有     

Mechanical behavior of 3Al2O3·2SiO2 films under nanoindentation

A complete and systematic nanoindentation study was conducted on a mullite (3Al₂O₃·2SiO₂) coating ～1 μm thick, deposited by means of chemical vapor deposition on a silicon carbide (SiC) substrate. The investigation included using different indenter tip geometries (Berkovich, spherical and cube-corner), complemented with atomic force microscopy and three-dimensional focused ion beam tomography to characterize the indentation response, deformation and damage micromechanisms. The intrinsic mechanical properties of the 3Al₂O₃·2SiO₂ film and the interfacial toughness of the coated (3Al₂O₃·2SiO₂/SiC) system were critically evaluated to assess the influence of substrate and film residual stresses. Through appropriate implementation of specific indenter tip geometry, different length-scale mechanical properties in the materials studied were successfully determined: yield strength and fracture toughness for the film, together with energy of adhesion per unit area and interface fracture toughness for the coated system.     

ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

研究了能与可伐合金匹配封接的ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃,其膨胀系数为5.2×10-6/℃,采用该微晶玻璃的封接器件绝缘电阻可达1×1013Q·cm.通过对该微晶玻璃的差热曲线分析,确定了其热处理制度;用X射线衍射仪和扫描电镜研究了该系统的主晶相,其主晶相为ZnAl2 O4、ZnB2O4和少量的NaSiAl2O4晶体.通过控制碱金属离子进入晶格,可明显提高微晶玻璃的绝缘电阻.     

Thermodynamics and phase diagrams in the binary systems Na2O-SiO2, Na2O-GeO2, Na2O-B2O3, Li2O-B2O3, CaO-B2O3, SrO-B2O3, and BaO-B2O3

We applied our model to the enthalpy of mixing data of the binary systems Na₂O-SiO₂, Na₂O-GeO₂, Na₂O-B₂O₃, Li₂O-B₂O₃, CaO-B₂O₃, SrO-B₂O₃, and BaO-B₂O₃. The most stable composition in the liquid, that is where the enthalpy of mixing is most negative, is with a metal-oxygen ratio of 4 to 3, for monovalent metals (Na and Li) and 3 to 4 for divalent metals (Ba and Ca) in liquid silicates or borates. The same applies to the CaO-SiO₂, CaO-Al₂O₃, PbO-B₂O₃, PbO-SiO₂, ZnO-B₂O₃, and ZnO-SiO₂ systems. The oxygen to metal ratio, its constant value in various types of systems, reflects and describes the structure of the liquid. Using the analyzed enthalpies of mixing data and the available phase diagrams, we calculated the enthalpies of formation of the various binary compounds. The results are in excellent agreement with data in the literature that were obtained from direct solid-solid calorimetry.