Mo–Si–B对ZrB_2超高温陶瓷烧结工艺和性能的影响

针对ZrB2陶瓷材料的断裂韧性低及抗氧化性能差等问题,选择Mo粉、Si粉和B粉为第二相添加物,借助Mo–Si–B间的原位反应生成Mo5SiB2等三元或二元化合物与ZrB2复合,提高ZrB2陶瓷的断裂韧性与抗氧化性能。将混合粉体在1900℃、20MPa的条件下经热压烧结制备出致密的ZrB2陶瓷复合材料,所烧结样品的抗弯强度和断裂韧性随着Mo–Si–B含量的增加呈现先增加再降低再增加的趋势,当Mo–Si–B含量为20%(体积分数)时所得样品的断裂韧性最大,其值为(5.55±0.11)MPa·m1/2,当Mo–Si–B含量为30%时所得样品的抗弯强度最大,其值为(500±40)MPa。所烧结的样品都具有良好的抗氧化性能,其主要机理是在复合材料表面形成一定数量的玻璃相,阻止氧气向材料内部扩散。     

Mo–Si–B对ZrB_2超高温陶瓷烧结工艺和性能的影响

针对ZrB2陶瓷材料的断裂韧性低及抗氧化性能差等问题,选择Mo粉、Si粉和B粉为第二相添加物,借助Mo–Si–B间的原位反应生成Mo5SiB2等三元或二元化合物与ZrB2复合,提高ZrB2陶瓷的断裂韧性与抗氧化性能。将混合粉体在1900℃、20MPa的条件下经热压烧结制备出致密的ZrB2陶瓷复合材料,所烧结样品的抗弯强度和断裂韧性随着Mo–Si–B含量的增加呈现先增加再降低再增加的趋势,当Mo–Si–B含量为20%(体积分数)时所得样品的断裂韧性最大,其值为(5.55±0.11)MPa·m1/2,当Mo–Si–B含量为30%时所得样品的抗弯强度最大,其值为(500±40)MPa。所烧结的样品都具有良好的抗氧化性能,其主要机理是在复合材料表面形成一定数量的玻璃相,阻止氧气向材料内部扩散。     

Mo–Si–B对ZrB_2超高温陶瓷烧结工艺和性能的影响

针对ZrB2陶瓷材料的断裂韧性低及抗氧化性能差等问题,选择Mo粉、Si粉和B粉为第二相添加物,借助Mo–Si–B间的原位反应生成Mo5SiB2等三元或二元化合物与ZrB2复合,提高ZrB2陶瓷的断裂韧性与抗氧化性能。将混合粉体在1900℃、20MPa的条件下经热压烧结制备出致密的ZrB2陶瓷复合材料,所烧结样品的抗弯强度和断裂韧性随着Mo–Si–B含量的增加呈现先增加再降低再增加的趋势,当Mo–Si–B含量为20%(体积分数)时所得样品的断裂韧性最大,其值为(5.55±0.11)MPa·m1/2,当Mo–Si–B含量为30%时所得样品的抗弯强度最大,其值为(500±40)MPa。所烧结的样品都具有良好的抗氧化性能,其主要机理是在复合材料表面形成一定数量的玻璃相,阻止氧气向材料内部扩散。     

多孔ZrB_2–SiC–Graphite超高温陶瓷的抗热冲击性能

为了改善ZrB2基超高温陶瓷的热冲击损伤抗性,采用冷等静压–无压烧结法在ZrB2–SiC–Graphite(ZSG)材料体系中引入孔隙制备ZSG多孔陶瓷,同时利用热压法制备了ZSG致密陶瓷作为对比材料,研究了2种ZSG陶瓷材料的力学性能,并探究了孔的引入对ZSG复合陶瓷热冲击性能的影响。结果表明:孔的引入降低了ZSG陶瓷的抗弯强度(由230.04 MPa降为98.12 MPa)和断裂韧性(由4.69 MPa·m1/2降为4.27 MPa·m1/2),但孔的引入大大提升了ZSG陶瓷的临界裂纹尺寸(由132μm增长为602μm)。孔的引入明显提高了材料的残余强度保持率(由54%增长为84%),即改善了ZrB2基陶瓷的热冲击损伤抗性。与其它材料体系不同的是,孔的引入还提高了ZSG复合陶瓷的临界温差,说明孔对ZSG复合陶瓷的热冲击断裂抗性和损伤抗性具有同时增强的效果。     

放电等离子烧结工艺对ZrB_2-YAG陶瓷力学性能的影响

ZrB2具有优良的物理特性和化学稳定性而应用于许多领域,但是ZrB2难以烧结致密和在高温条件下容易被氧化.为了充分发挥ZrB2的优点,改善ZrB2的缺点,本文采用共沉淀法制备壳核式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体,通过放电等离子烧结法制备高致密的ZrB2-YAG陶瓷.研究结果表明:烧结温度由1300℃到1700℃时,陶瓷杨氏模量和断裂韧性都增大;在20MPa前,陶瓷杨氏模量和断裂韧性随着烧结压力增大而逐渐增大;在保温时间小于4min,陶瓷的杨氏模量和断裂韧性随着保温时间的延长而增大.     

ZrB_2基超高温陶瓷烧蚀性研究进展

ZrB_2基超高温陶瓷具有高熔点、良好的热震性以及突出的抗氧化性和抗烧蚀性,这使得其在航空航天等领域具有广泛的应用前景。本文综述了ZrB_2基超高温陶瓷的烧蚀性能测试方法、烧蚀机理以及烧蚀性能研究现状。     

C_f/ZrB_2–ZrC–SiC超高温陶瓷基复合材料的设计、制备及性能

提出了溶胶–凝胶孔道构建–反应熔渗制备新方法,首先通过溶胶凝胶方法在纤维预制体中引入B_4C–C多孔体,获得C_f/B_4C–C多孔预成型体结构;在此基础上,结合反应熔渗Si–Zr合金,获得C_f/ZrB_2–ZrC–SiC超高温陶瓷基复合材料。研究了C_f/B_4C–C多孔预成型体结构对RMI过程和材料性能的影响,并揭示了孔隙结构对基体分布和界面损伤及复合材料性能的影响规律。结果表明:通过灵活调控C_f/B_4C–C孔隙结构可实现复合材料中ZrB_2–ZrC–SiC基体分布改善和(PyC–SiC)_2界面损伤缓解,大幅提升材料性能。当预成型体孔隙结构为25.9%和58.0μm时,制备的C_f/ZrB_2–ZrC–SiC复合材料基体可均匀分布于纤维束间和束内,同时纤维能得到良好的保护,材料表现出最优的力学性能(抗弯强度231 MPa)。     

烧结工艺对Si3N4泡沫陶瓷性能的影响

本文在有机泡沫浸渍法制备多孔氮化硅陶瓷的过程中,讨论了升温速度、烧结助剂的添加量和烧结温度对氮化硅网眼多孔陶瓷显微组织、物相和力学性能的影响.研究结果表明,随Y2O3和Al2O3的含量的增加,烧结体的强度明显增加,且含量为20%时较优.通过分析聚氨酯海绵的DSC-TDA曲线,得出在150～475 ℃温度区间,要缓慢升温.烧结温度在1700 ℃左右较优,且相变较完全.     

ZrB_2-YAG陶瓷的烧结致密化

通过共沉淀法获得包覆式Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体,对其进行放电等离子烧结以提高ZxB2陶瓷的烧结致密度.用扫描电镜观察试样的显微结构,用X射线衍射仪对试样进行物相分析.结果表明:包覆犁粉体在700～1 000℃时出现1次大的收缩,然后出现1个不收缩的平台,当温度达到1 100℃之后出现第2次收缩.适宜制备高致密的ZrB2-钇铝石榴石(yttrium aluminium garnet,YAG)陶瓷的工艺条件为;烧结温度为1 700℃,烧结压力为20MPa,保温时间为4min,YAG的添加量为30%(质量分数),所制备的ZrB2-YAG陶瓷相对密度大于95%.     

短切炭纤维对无压烧结ZrB_2-ZrC复合陶瓷性能的影响

以ZrB_2为基体,ZrC和短切高导热炭纤维为增强相,采用无压烧结工艺制备出C-ZrB_2-ZrC复合陶瓷材料,研究炭纤维添加量、烧结温度对C-ZrB_2-ZrC复合陶瓷材料致密度、抗烧蚀性能、热导率以及显微组织结构的影响。试样致密度最高可达95.5%、开孔率最低为0.5%、热导率最高为129 W/(m·℃)、质量烧蚀损失率最小为2.9×10~(-5) g/s,线烧蚀率最小为4.2×10~(-5) mm/s。研究结果表明,高导热炭纤维的加入能促进复合陶瓷材料的致密化,增强复合陶瓷材料的热导性能以及抗烧蚀性能。     

合成和烧结工艺对微波介质陶瓷性能的影响

综述了微波介质陶瓷的性能与最新的研究进展,分析了合成方法对微波介质陶瓷介电性能的影响,总结了微波介质陶瓷的烧结工艺对其性能的影响,指出了微波介质陶瓷的问题及今后的发展方向。     

工艺参数对氧化铝陶瓷烧结性能和显微结构的影响

讨论了工艺参数对氧化铝陶瓷致密化行为和显微结构的影响。通过控制工艺参数,如粉料的粒径和粒度分布、生坯密度、温度机制等可以改善烧结性能、改变显微结构。     

烧结工艺对硼泥玻璃陶瓷显微结构和性能的影响

以硼泥为主要原料对制备玻璃陶瓷工艺进行研究,实验中发现烧结温度和烧结时间对析晶相的成分影响较小,但玻璃陶瓷的表面形貌影响较大;当烧结温度高于析晶温度时,对晶体尺寸影响更大;根据不同烧结温度和烧结时间对玻璃陶瓷结构影响,找出适合的最佳烧结温度和烧结时间,其值为781℃,时间为4h。     

烧结工艺对石英质多孔陶瓷性能的影响

以石英砂为主要原料,采用液相烧结法,经半干压成型制备石英质多孔陶瓷.采用SEM对多孔陶瓷的显微结构进行表征.探讨了烧结温度、保温时间对多孔陶瓷孔隙率及断裂强度的影响.结果表明:随着烧结温度升高,保温时间延长,石英质多孔陶瓷的孔隙率下降、断裂强度不断增大;最佳烧结温度为1250℃,最佳保温时间为30 min.在最佳烧结工艺条件下,制备得到高孔隙率陶瓷,孔结构单一且孔径分布较窄,平均孔径大约为12.41μm.     

MgO–Al_2O_3–CeO_2复合烧结助剂对放电等离子烧结氮化硅陶瓷致密化和性能的影响

以MgO–Al_2O_3–CeO_2复合体系为烧结助剂,采用放电等离子烧结工艺制备氮化硅陶瓷。研究了MgO–Al_2O_3–CeO_2含量、烧结温度对氮化硅陶瓷显微结构及力学性能的影响;探讨了复合烧结助剂作用下氮化硅陶瓷的烧结机理。结果表明:当混合粉体中Si_3N_4、MgO、Al_2O_3和CeO_2的质量比为91:3:3:3、烧结温度为1600℃时,氮化硅烧结体相对密度(99.70%)、硬度(18.84GPa)和断裂韧性(8.82MPa?m1/2)达最大值,晶粒以长柱状的β相为主,α-Si_3N_4→β-Si_3N_4相转变率达93%;当混合粉体中Si_3N_4、MgO、Al2O3和CeO_2的质量比为88:4:4:4、烧结温度为1600℃时,烧结体抗弯强度(1086MPa)达到最大值。     

烧结助剂对自增韧Si3N4陶瓷显微结构和性能的影响

研究了烧结助剂质量分数及比例对热压自增韧Si3N4 陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明 :材料室温抗弯强度和断裂韧性均在烧结助剂的质量分数为 15 %时达到峰值 ,其中 5 %Y2 O3 10 %La2 O3 85 %Si3N4 体系的抗弯强度达 911.3MPa,断裂韧性达10 .0 2MPa·m1 /2 。同时 ,分析了材料显微结构与力学性能的关系 ,发现自增韧Si3N4 陶瓷中 β-Si3N4 柱状晶直径的双峰分布特征对材料力学性能的提高起着很重要的作用     

Arc jet testing and evaluation of Mo–Si–B coated Mo and SiC–ZrB2 ceramics

The transition from blunt leading edges to sharp leading edges on re-entry aircrafts is necessary to increase both maneuverability and safety. However, the oxidation resistance of current materials is inadequate for the extreme conditions experienced by sharp leading edge re-entry vehicles. The Mo–Si–B alloy system has been utilized to design a multilayer coating that has the ability to protect from 800 to 1700 °C. Substrates of Mo and ZrB₂–50 vol% SiC with a flat profile were coated with the Mo–Si–B based coating and evaluated using arc jet testing performed at NASA Langley Research Center. Heat fluxes of 2.5 to nearly 3.5 MW/m² and surface temperatures of 1500–1650 °C were achieved during the 20-min tests. The samples presented in this study showed <3% mass loss and retention of sample shape and integrity, demonstrating the robust environmental protection under a simulated hypersonic environment offered by the Mo–Si–B based coating on refractory metals and ceramics.     

锂辉石对陶瓷烧结性能的影响

钛酸铝陶瓷在烧结过程中会产生很多微裂纹,难以烧成致密结构,以β—锂辉石为添加剂,其在高温时熔融为液相,利用陶瓷晶粒在液相中的重排和粘性或塑性流动,可获得高致密的钛酸铝陶瓷,并通过扫描电镜对观察陶瓷的显微结构进行分析。在钛酸铝陶瓷基体中加10%锂辉石1420℃保温2小时,可以将材料的体积密度提高到90.8%,吸水率降低到5.8%。     

反应烧结工艺对碳化硅陶瓷微结构及性能的影响

研究了脱胶温度、加硅量、升温速率及重烧次数对反应烧结碳化硅陶瓷金相组织、体积密度、力学性能和微观结构的影响.结果表明:经800℃脱胶,硅与碳化硅生坯的质量比为0.9∶1,升温速率为1.0 ℃/min时,反应烧结碳化硅陶瓷产品的性能最好,体积密度为3.09 g/cm3,维氏硬度为26.82 GPa,弯曲强度为388 MPa,断裂韧性为4.49MPa·m1/2.对渗硅不充分的不合格品进行重烧可以有效提高产品的致密度和力学性能,但是,重烧次数过多会引起晶粒粗化,从而导致力学性能下降.     

微波烧结工艺对Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响

采用微波烧结技术制备Sialon陶瓷刀具材料,主要研究烧结温度和保温时间对Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响规律,并结合微观形貌对其影响规律进行分析,旨在制备性能优异的陶瓷刀具材料。结果表明：在烧结温度为1 600℃、保温时间为15 min时,刀具材料具有最优的力学性能,其致密度、Viekers硬度、断裂韧性分别为98.9%、17.8 GPa和5.9 MPa·m^1/2。在此烧结工艺下,样品的微观组织均匀,内部气孔较少,有利于材料力学性能的提高。采用微波烧结技术可以在较短的保温时间内得到性能优异的陶瓷刀具材料,提高了生产效率。