C3N4—替代金刚石的新材料

Ｃ＿３Ｎ＿４──替代金刚石的新材料李建保，孔向阳，范守善（清华大学材料系，清华大学物理系北京１０００８４）Ｃ３Ｎ４作为一种预言其硬度可与金刚石相比拟的新材料已为不少材料科学工作者所关注。这种新材料一开始不是从实验研制中获得的，而是ＭａｒｖｉｎＬ．Ｃｏ...     

陶瓷基复合材料微观结构设计

把弹性力学和断裂力学应用到颗粒弥散复相陶瓷的微观热应力分析中，对弥散相颗就尺寸和体积分数的临界值进行了推导，并提出了颗粒弥散陶瓷微观结构及材质设计的一艉性原则。     

新型陶瓷刀具材料的研究与开发

工业用钢材的质量提高使材料加工难度增加,耐高温的高硬度高强度陶瓷材料被用做切削刀具并逐渐推广应用。本文对陶瓷刀具的材质、种类、性能特点作了比较和评价,并重点介绍了新型的晶须增韧陶瓷刀具。最后,对陶瓷刀具的市场前景进行了预测,并指出了陶瓷刀具研制方面应该深入研究的课题。     

稀土掺杂氮化硅陶瓷的制备、力学性能和高温氧化性能

选用稀土氧化物(Lu2O3)作为单一添加剂,通过热压烧结法制备了氮化硅陶瓷.对样品进行了力学性能测量,并通过XRD和SEM进行相分析和表面形貌分析.高温氧化实验在1400℃下进行,在空气气氛下氧化100h,通过精密天平称重得到样品的氧化增重曲线,对氧化后样品进行力学性能实验和相分析,并观察表面形貌.实验结果表明,稀土氧化物(Lu2O3)作为烧结助剂能够有效改善氮化硅粉体的烧结活性,使得烧结致密化,主晶相为β氮化硅,具有良好的微观形貌和力学性能.从氧化增重曲线可以得出样品的高温氧化行为服从抛物线氧化规律,表明离子扩散是氧化过程的控速步骤.     

β-Si3N4晶种的制备和自增韧Si3N4陶瓷

分别以Yb2O3和MgO为添加剂，通过对原始α-Si3N4粉热处理的方法，分别在1700℃和1650℃的温度下，制备出了具有柱状形貌的β-Si3N4晶体颗粒。并将这2种β-Si3N4晶粒在未经酸或碱处理的情况下，作为晶种添加到原始α-Si3N4粉中，采用热压烧结工艺，以Yb2O3作为烧结添加剂，在1800℃下制备了自增韧Si3N4陶瓷材料。研究结果表明，以Yb2O3和MgO为添加剂都可以在较低的温度下获得适合于作晶种的β-Si3N4晶体颗粒。2种晶种引入到Si3N4陶瓷中都可以有效地改善材料的断裂韧性，但晶种中的残留相对自增韧Si3N4陶瓷的高温强度产生了强烈的影响。XRD和TEM分析结果表明，含Mg相的存在是导致Si3N4陶瓷高温强度的剧烈降低和促进晶间相析晶的主要原因。     

以硅藻土为硅源制备SiC/堇青石复合多孔陶瓷的性能研究

以硅藻土为主要硅源,同时配合SiC、Al_2O_3、滑石粉末为主要原料,通过反应烧结技术制备SiC/堇青石复相多孔陶瓷,研究了不同原料配比对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的相组成、显微结构、抗弯强度、气孔率的影响,同时在得出最优配比组的基础上,研究石墨造孔剂的含量、碳化硅颗粒粒径、孔径分布等因素对SiC/堇青石复相多孔陶瓷的影响。结果表明:当SiC与其余物料理论质量比为8∶2时,在1250℃下保温3h制备的样品综合性能最佳,其气孔率为37.721%,抗弯强度达到49.1887 MPa。     

升温速率对活体硅藻壳提纯的影响

选用一种舟形藻作为实验材料,研究了不同升温速率下硅藻壳的形态和成分变化。首先,对从该种硅藻得到的细胞壳进行酸洗处理,以去除金属离子和其它无机盐;之后,分别以1,3,5 和7℃/min的速率将硅藻壳升温至600℃,并保温2 h。然后,使用扫描电子显微镜、能量色散X射线分析和傅里叶变换红外分析3种手段对不同阶段和不同处理条件下的硅藻壳进行分析表征。实验显示：生物SiO₂的含量随着升温速率的降低而升高,以1℃/min升温到600℃并保温2 h的硅藻壳的SiO₂含量最高,其质量分数可达到90%,并且该硅藻壳能保持完整的原始形态。结果表明：由于硅藻的生物SiO₂结构具有较好的隔热性,热传导速度慢,故较快的升温速率很难使生物有机质充分分解,而过高的温度或保温时间又会对硅藻壳形态造成新的威胁。所以,较为缓慢的升温速率有益于有机质的充分去除和保证硅藻壳外观的完整性。     

晶须增韧补强陶瓷基复合材料的若干关键技术研究(Ⅱ):晶须定向排布工艺及其复合材料力学性能

研究了晶须定向排布工艺及其复合材料的力学性能。通过挤制成型，较好地完成了晶须的一维定向排布或择优取向。结果表明，晶须定向排布能同时较大幅度地提高复合材料的抗弯强度和断裂韧性，充分地发挥了晶须的增韧补强作用。