液相烧结碳化硅陶瓷的原位研究（英文）

采用原位分析设备与传统方法相结合的方式研究了以Al2O3和Y2O3为烧结助剂的Si C陶瓷的液相烧结过程。通过高温实时观测炉对样品在测试过程中的收缩曲线以及形貌变化进行了表征,以及对液相形成过程的模拟进行了观测。采用传统分析方法研究了样品的相对密度、抗弯强度、物相组成以及微结构演变从1640℃到1920℃以40℃为间隔的变化情况。研究发现,液相明显开始起作用的温度在1640℃到1680℃之间。经典的液相烧结三阶段理论可以通过微结构以及相对密度等的分析来得到验证。该烧结体系的最佳烧结温度确认为1880℃,最高密度为(99.46±0.37)%,最大强度为(650±26)MPa。     

聚氨酯海绵的预处理对网眼多孔陶瓷性能的影响

用聚氨酯海绵法制备网眼多孔陶瓷。研究了聚氨酯海绵的差热-热重曲线及表面处理对网眼多孔陶瓷挂浆性能的影响。结果表明：聚氨酯海绵在700℃左右完全氧化分解。经过酸碱处理,再用羧甲基纤维素溶液、无机溶胶和聚碳硅烷溶液进行表面改性后,聚氨酯海绵的孔筋表面粗糙度增大,同时改善了它与浆料的润湿性能,使浆料在聚氨酯海绵上的挂浆量增加。随着浆料在聚氨酯海绵上挂浆量的增加,网眼多孔陶瓷的体密度增大,制得的网眼多孔陶瓷的抗压强度增加。经无机溶胶表面改性处理的聚氨酯海绵制得的网眼多孔陶瓷的抗压强度为0.79MPa,比用未经处理的海绵制得的多孔陶瓷（0.45MPa）提高大约75％。     

孔径可控的多孔羟基磷灰石的制备工艺研究

采用添加造孔剂法,选择合适的造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,通过严格筛分,可烧结制得孔径可控的多孔基磷灰石陶瓷,气孔率可从20％到50％变化。并对烧结多孔体中孔的结构、孔径分布与特征,影响气孔率和力学性能的因素进行了研究与讨论。     

碳化硅陶瓷液相烧结时的液相生成过程

使用高温实时观测设备对添加有Al2O3-Y2O3烧结助剂的碳化硅(SiC)陶瓷在烧结过程中的收缩情况进行了观测,获得了液相烧结SiC的收缩曲线;使用TG-DTA-MASS联用技术、原位X射线衍射技术对该SiC陶瓷在液相生成前后的质量损失(失重)情况及其在烧结过程中的物相变化进行了分析。结果表明:SiC表面SiO2的存在降低了Al2O3-Y2O3的共熔温度,使液相在远低于烧结助剂最低共熔温度时就已经生成;液相的生成造成了碳化硅试样的快速失重。     

碳源及添加比例对固相烧结碳化硅陶瓷微观结构及性能的影响

研究了碳的添加量为6wt%条件下, 添加碳源的种类及添加比例对制备的无压固相烧结碳化硅陶瓷的微观结构和性能的影响。结果表明: 采用纯无机碳源(碳黑), 制备的碳化硅陶瓷具有较为细小的碳化硅晶粒结构, 但致密度较低; 添加有机碳源(酚醛树脂)时, 随着其裂解碳添加量的增加, 碳化硅的晶粒逐步长大, 碳在材料中的分布更加均匀, 材料的致密度提高, 力学性能增强。当有机碳源裂解碳添加量达3wt%时, 材料的致密度最高, 并具有最大的弹性模量468 GPa, 断裂韧性达4.65 MPa·m^1/2。当有机碳源裂解碳添加量大于3wt%时, 碳化硅晶粒发生局部异常长大现象, 材料的弯曲强度与断裂韧性进一步增加。同时, 对材料的热扩散系数随碳源添加种类和比例变化的规律也进行了分析与讨论。     

维氏压痕对常压固相烧结碳化硅陶瓷材料力学性能的影响

为了研究维氏压痕裂纹对常压固相烧结碳化硅陶瓷(SSiC)材料力学性能的影响, 通过扫描电镜观察了0.1~100 N的压痕载荷下产生的表面裂纹及裂纹剖面的状况, 并测试了相应载荷下的力学性质, 探讨了压痕法测量SSiC材料硬度、韧性等力学性质的适当压力载荷. 结果表明, SSiC材料压痕裂纹起始的临界压力载荷介于0.1~0.2 N; 当压痕载荷小于0.5 N时, 裂纹尺寸小于5 μm, SSiC材料的平均弯曲强度受影响程度较小. 此外, 当压痕载荷为10 N以上时, 压痕法测得的维氏硬度值趋近定值, 且所得到的裂纹是半圆形裂纹, 因此, 10 N为采用压痕法准确测量SSiC材料硬度及韧性的最低压痕载荷值.     

聚碳硅烷低温烧结碳化硅网眼多孔陶瓷的研制

通过有机模板复制法,以聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)为粘结剂和烧结助剂,通过离心工艺二次挂浆制备出低温烧结高强度碳化硅网眼多孔陶瓷.系统地研究了烧结温度、保温时间等工艺参数对制得的碳化硅网眼多孔体微观结构与性能的影响.研究结果表明:最佳烧结温度为1100℃,合适的保温时间为1h,且所制备的网眼多孔体的孔筋厚度均匀.用10PPI(pores per inch)和25PPI有机模板制得的网眼多孔体抗压强度分别为(1.08±0.21)MPa和(2.19±0.32)MPa,耐火温度高达1690℃,而且抗热震性能优良.当淬冷温度大约为1400℃,用25PPI有机模板,经PCS浆料二次挂浆制备的网眼多孔体的热震损伤参数(Dts)仅为0.36.     

碳化硅泡沫陶瓷烧结温度和烧结机理的研究

将制备碳化硅泡沫陶瓷的浆料通过烘干、制粉、干压成型、烧结来探讨烧结温度对制品性能的影响。试验结果表明样品的最高抗弯强度出现在1400℃、保温2h的工艺条件下，而不是更高的烧结温度1450℃。主要原因在于过高的烧结温度导致碳化硅氧化严重，生成了大量的方石英，方石英在随后的冷却过程中出现微裂纹所致。而碳化硅泡沫陶瓷的烧结机理主要是玻璃相对碳化硅颗粒的包覆、连接作用和新相莫来石的生成。     

碳化硅/碳化钨硬面密封摩擦副的摩擦磨损性能和机理研究

实验研究了干摩擦和水润滑条件下, 常压固相烧结碳化硅陶瓷(SSiC)及常压液相烧结碳化硅陶瓷(LPSiC)分别与碳化钨(WC)组成的硬面配对摩擦副的滑动摩擦磨损性能。在干摩擦条件下, 与LPSiC/WC摩擦副相比, SSiC陶瓷由于具有更大的晶粒尺寸和硬度, 导致SSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更小的磨损量。磨损区域的SEM形貌结合面扫描分析、微区XRD分析结果表明: 微犁沟和微断裂导致SiC陶瓷的磨损, 疲劳损伤导致WC材料的磨损, 而摩擦过程产生的摩擦热导致磨出的WC颗粒氧化成无定型WO₃。在水润滑条件下, 与SSiC/WC摩擦副相比, LPSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更低的磨损率。在干摩擦和水润滑条件下, 与SiC陶瓷作为动摩擦副配对相比, SiC陶瓷作为固定摩擦副的摩擦配对具有更小的摩擦系数和质量损失。     

碳化硅基粉体在硅溶胶中的分散行为

利用ξ电位、粘度、流变学测试等研究了碳化硅基粉体在硅溶胶中的分散行为.发现在pH=10左右,硅溶胶分散的陶瓷粉体具有绝对值最大的Zeta电位和最低的粘度,表明碳化硅等陶瓷粉体在硅溶胶中分散的最佳pH条件为pH=10左右.研究发现碳化硅等粉体在硅溶胶中分散性能受硅溶胶浓度的影响较大,其浆料粘度随硅溶胶浓度的增加而减小,在浓度为10%～20%(质量分数)达到最低,当浓度进一步增加时,其粘度呈现微小的增加.并同时研究了pH值、羧甲基纤维素添加量和固含量等对碳化硅基粉体制备的浆料的流变行为的影响.