Al2O3基泡沫陶瓷烧结工艺的研究

采用了常压烧结工艺,考察适用于制备细孔径Al2O3基泡沫陶瓷过滤器的最佳烧结温度方法.通过对泡沫陶瓷烧结工艺的研究,得出最佳烧结温度为1 400℃,保温时间为3 h,可得到抗压强度为2.71 MPa的细孔径氧化铝基泡沫陶瓷过滤器.     

多孔镍毛细芯的制备及其力学性能

以羰基镍粉为原料,选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为造孔剂,采用粉末冶金方法制备孔结构和孔隙可控的多孔镍毛细芯。采用X射线衍射仪、扫描电镜和力学性能测试等检测手段对多孔镍的物相组成、孔隙特征和力学性能进行检测和分析。研究烧结温度、造孔剂PMMA含量和粒径对多孔镍的孔结构和力学性能的影响。结果表明,随烧结温度升高,多孔镍孔隙率减小,孔径变小,力学性能升高;随造孔剂PMMA含量和粉末粒径增大,孔隙率增加,孔径增大,力学性能下降。在烧结温度为800℃,PMMA体积分数为80%、粉末粒径为5μm条件下制备的多孔镍综合性能最佳,孔隙率为71.9%,平均孔径为2.37μm,抗弯强度和抗压强度分别为25.3 MPa和8.7 MPa。     

烧结方式对石英多孔陶瓷的性能影响研究

以长江沿岸低品位石英砂为主要原料,采用真空烧结制备石英多孔陶瓷材料.研究结果表明:采用真空烧结能够成功制备石英多孔陶瓷,多孔陶瓷材料烧结温度为1 050℃；制备的陶瓷密度为1.267g/cm3,孔隙度为51.6％,抗压强度为3.184MPa,且气孔较小,分布较均匀,外形完好.在相同的烧结温度和保温时间条件下,真空烧结的陶瓷孔隙度明显比大气烧结的小,密度和抗压强度则比大气烧结的要高.真空烧结的陶瓷表面更加致密,孔结构排列更平整,微观孔结构更加完整.当对石英多孔陶瓷材料的力学性能要求不高时,优先选用空气烧结；反之,则优先选用真空烧结.     

不同原料凝胶注模制备莫来石陶瓷的结构与性能

分别以溶胶-凝胶法制备的莫来石粉末和分析纯级氧化铝/氧化硅混合粉末为原料,经过凝胶注模成形后,在1 400~1 600℃温度下无压烧结,制备莫来石陶瓷,研究原料种类及烧结温度对莫来石陶瓷的显微结构、力学性能和抗热震性能的影响。结果表明:以溶胶-凝胶法制得的莫来石粉末为原料时,随烧结温度升高,陶瓷的密度和抗弯强度都是先升高后降低,烧结温度为1 500℃时,材料的密度和抗弯强度最高,分别为3.13 g/cm~3和155.85MPa,经过5次1 400℃?100℃沸水间热震后抗弯强度保留率达54.99%。以氧化铝/氧化硅混合粉末为原料时,起始烧结温度降低,1 400℃下烧结的陶瓷即具有较高的密度和抗弯强度,分别为3.01 g/cm~3和106.40 MPa,热震后的抗弯强度保留率为77.80%。抗弯强度随烧结温度升高而下降,烧结温度为1 600℃时抗弯强度下降至74.21MPa。     

Si_3N_4-SiC复相陶瓷材料的制备及性能研究

以薄带连铸用陶瓷侧封板为研究对象,探讨了以氮化硅和碳化硅为主要原料,采用陶瓷制备工艺,烧成中进行埋粉处理,制备了试验用Si_3N_4-SiC复相陶瓷样品,并对烧成样品的抗折强度、抗热震性能以及组成和结构进行了测试和分析。结果表明,最佳试样中氮化硅质量分数为50%,碳化硅质量分数为30%,1 480℃进行烧成,室温抗折强度为53.20 MPa,经30次热震后抗折强度增加65.15%。样品内部主要为碳化硅、氮化硅及莫来石相,样品显微结构显示其内部孔隙较多,主要以玻璃相和莫来石相为结合相。     

热等静压原位合成SiC–TiC复相陶瓷的微观组织与性能研究

采用纳米级β-SiC粉末、Si粉末、C粉末以及微米级TiH_2粉末为原料,利用热等静压原位合成工艺制备了SiC–TiC复相陶瓷,研究了不同原位合成反应和烧结工艺对复相陶瓷微观组织及力学性能的影响。结果表明:以SiC、TiH_2、C粉末为原料的原位合成反应,无明显副反应发生,更有益于制备成分符合预期、致密度良好且性能优秀的SiC–TiC复相陶瓷。在1600℃,120 MPa,4 h等静压烧结工艺下原位合成得到的体积分数为SiC–32%TiC复相陶瓷具有最好的致密度、硬度、三点弯曲强度以及良好的断裂韧性,分别达到98.7%、21.2 GPa、428 MPa和5.5 MPa·m1/2。提高热等静压压力有助于提高材料的烧结扩散活性,从而提高材料的致密度,有益于力学性能的提升。     

烧结温度对多孔Ti-15Al合金微观结构与性能的影响

以金属Ti粉和Al粉为原料,采用粉末冶金法制备多孔Ti-15Al合金材料,并研究不同的烧结温度对其物相成分、微观孔隙结构、抗压性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：多孔Ti-15Al合金在高温烧结后,因金属Ti和Al之间发生偏扩散和固相反应而形成了α-Ti和Ti₃Al的平衡相,随着烧结温度的升高,合金中孔隙结构逐渐由长条状的贯通孔向近似球状的封闭孔转变,且孔隙率和平均孔径尺寸均呈先增大后减小的变化,在1 300℃烧结后的孔隙率和孔径尺寸最小,最小值分别为11.6%和13.8μm;因材料孔隙结构的转变,导致多孔Ti-15Al合金的抗压强度和耐腐蚀性能均随烧结温度的升高先增大后减小,烧结温度为1 300℃时的抗压强度和耐腐蚀性能最好,最大抗压强度为79 MPa,最小腐蚀电流密度为2.05×10^-7 A/cm²。     

SPS工艺制备SiCp/Si3N4复相陶瓷及其力学性能的研究

使用Si3N4、SiC陶瓷微粉为原料,氧化铝(Al2O3)和氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,通过放电等离子烧结(SPS)技术快速制备了SiC/Si3N4复相陶瓷,并研究了SiC的添加量、SPS的 烧结温度、压力和保温时间等参数对烧结试样相对密度、力学性能及显微结构的影响.结果表明,SiC颗粒补强增韧Si3N4陶瓷的最佳添加量为15%,相对与单相Si3N4陶瓷,维氏硬度提高了6.6%,断裂韧性提高了5%,抗弯强度提高了24%,样品晶粒比较均匀,SiC颗粒诱发穿晶断裂和钉扎效应提高了基体的断裂韧性.     

利用铁尾矿制备SiC-Y3Al5O12复相陶瓷

以铁尾矿合成的SiC粉为原料,Y2O3和Al2O3为烧结助剂,常压烧结制备SiC-Y3Al5O12(YAG)复相陶瓷.通过X射线衍射及扫描电镜等测定材料的相组成和显微结构,并分析烧结物的致密化过程,研究其结构和力学性能.结果表明:制备材料适宜的烧结温度为1 800-1 850℃.烧成产物主要物相为SiC,其余为YAG和少量FexSiy随烧结温度的升高,Y2O3和Al2O3生成的YAG相逐渐增加且稳定存在.细小的YAG颗粒弥散在基体周围,并逐渐增多聚集把短柱状SiC晶粒粘结在一起起到促进烧结的作用.随烧结温度的升高,材料的显气孔率降低,而体积密度、硬度和抗压强度均增加.     

溶胶-原位凝胶法制备金刚石/LZAS系陶瓷结合剂砂轮的结构与性能

以硝酸盐溶液、磷酸铵溶液、Si O2溶胶和金刚石颗粒制成混合料浆,经快速凝胶及干燥后,在850℃/1.5 h条件下烧结,得到金刚石/陶瓷结合剂复合体,通过对其微观结构以及表面粗糙度、抗弯强度和孔隙率等性能进行表征,研究混合料浆中的固相含量对金刚石/复合氧化物陶瓷复合体结构与性能的影响。结果表明:Si O2-Al2O3-Zn O-Na2O-Li2O-P2O5复合氧化物陶瓷结合剂的晶化程度高,晶型完整;随料浆中固含量增加,金刚石/陶瓷复合体的孔隙率先降低后升高,而抗弯强度则先升高后降低,当固含量(体积分数)为60%时,砂轮的孔隙率和抗弯强度分别达到最小值(26.2%)和最大值(69 MPa)。与传统粉末压制法制备的金刚石/复合陶瓷结合剂砂轮相比,采用溶胶-凝胶原位法制备的砂轮,结构均匀,抗弯强度和孔隙率分别提高约40.5%和34.8%,磨削加工的硬质合金工件表面无较深划痕,工件表面粗糙度为0.049μm。     

CuO-TiO_2对多孔氧化铝陶瓷支撑体性能的影响

以α-Al2O3为骨料,羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂和粘结剂,丙三醇为润滑剂和增塑剂,CuO-TiO_2为烧结助剂,采用挤压成形和固态粒子烧结法制备管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、抗折强度测试等,研究CuO-TiO_2对氧化铝陶瓷支撑体的晶相组成与微观形貌、孔隙率、抗折强度、耐酸/碱腐蚀等性能的影响。结果表明:TiO_2与Al2O3固相反应生成Al2TiO5,并生成大量正离子空位而提高扩散系数,促进氧化铝陶瓷的致密化,同时CuO的液相润湿作用使TiO_2的固溶温度降低,生成液相低共熔物CuAl2O4,进而实现低温烧结。当TiO_2与CuO的添加量(质量分数)分别为3%和1.5%、烧结温度为1200℃时,获得孔隙率为33%、抗折强度104.4MPa、酸/碱腐蚀后的质量损失率为0.02%/0.09%的性能优异的管式多孔氧化铝陶瓷支撑体。     

CuAlO2陶瓷靶材的制备及其性能研究

以分析纯微米级Al2O3和Cu2O粉体为原料,采用固相烧结法制备铜铁矿型透明导电氧化物CuAlO2陶瓷靶材,通过XRD、R-T和SEM等测试方法对其进行结构和性能表征,研究烧结反应温度及时间对靶材结构、密度、电导率的影响.结果表明:最佳烧结制备CuAlO2陶瓷靶材的试验条件为烧结温度1150℃、烧结时间10h.试验获得...     

炉渣复相α/β-Sialon材料的合成及性能

以高温自蔓延燃烧法合成的α-Sialon、炉渣、废弃耐火材料等为原料,在流动氮气气氛下,采用原位反应烧结制备复相α/β-Sialon材料。探讨了烧结温度对合成复相α/β-SiMon的相组成、微观结构、体积密度及耐压强度的影响,并对复相α/β-Sialon的耐磨性能进行了检验。结果表明：烧结温度在1450～1550％之间,可制备出复相α/β-Sialon材料。烧结温度越高,生成β-Sialon相越多,体积密度越大,耐压强度越高。所制备的试样具有良好的耐磨性。     

钴对凝胶注模成形医用植入钛合金材料的影响

本文采用凝胶注模成形工艺,用钴包覆钛粉制备多孔钛合金植入材料。研究了钴对成形工艺中浆料的粘度、孔隙率以及烧结体的抗压强度的影响,预混液中有机单体的浓度、单体(AM)/交联剂(MBAM)的比例对坯体的强度的影响。通过改变烧结温度和固相含量,可以实现多孔钛钴合金的孔隙率和抗压强度分别在29%~58%、68~378 MPa范围内调节,采用含钴8%的钴包覆钛粉以33%的固相含量制备坯体,在1 130℃保温2 h制备的多孔钛合金材料,孔隙率为45.6%、抗压强度为227 MPa、抗弯强度为213 MPa、弹性模量为15.8 GPa,力学性能与自然骨接近,适宜做自然骨替代材料。     

石英孔梯度陶瓷材料的孔结构控制工艺研究

以长江沿岸低品位石英砂为主要原料,采用真空烧结制备石英孔梯度多孔陶瓷材料,为新型保温材料的开发提供参考。结果表明:当水料比为1.0时,石英孔梯度陶瓷坯体的成形性及气孔分布较好;石英孔梯度陶瓷的气孔率随烧结温度的升高而先变大后变小,其最佳烧结温度为1 100℃;烧结材料的密度为1.343 g/cm3,气孔率为48.7%,抗压强度为7.071MPa,孔梯度结构过渡均匀。     

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

闪烧致密Al2O3-ZrO2复相陶瓷的微观结构及力学性能

以α-Al₂O₃和氧化钇稳定氧化锆粉体为原料,无压烧结制备致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷,在临界电场下进行热处理后,对Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的微观结构和力学性能进行研究。结果表明：在900 V/cm的电场下,烧结致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷的闪烧起始炉温为308℃。在炉温为1 200℃、电场为700 V/cm的条件下,闪烧致密Al₂O₃-ZrO₂复相陶瓷原位合成Al₂O₃-ZrO₂共晶结构。闪烧陶瓷主要分为复相区、过渡区和共晶区3个区域。复相区的微观结构与烧结陶瓷相似,形状不规则的Al₂O₃和ZrO₂相均匀分布;过渡区晶粒异常长大,粗大的Al...     

烧结气氛及时间对凝胶注模成形多孔NiTi合金性能的影响

多孔NiTi合金由于其优异的形状记忆性能和生物相容性而广泛应用于医用植入材料领域。以雾化Ni粉和机械破碎法制备的TiH_2粉末作为原料,以甲基丙烯酰胺作为单体,通过凝胶注模工艺制备出了性能良好的多孔NiTi合金,研究了不同烧结气氛和保温时间对多孔NiTi合金孔隙率、微观组织及力学性能的影响。结果表明:烧结气氛对烧结体的各项性能均具有较大的影响,同氩气及氢气气氛下烧结相比,真空烧结得到的合金孔隙分布均匀,相组成均一,孔隙率及机械性能较好,是理想的烧结气氛;随着烧结时间的增加,合金孔隙率降低,孔径分布更加均匀,抗压强度和杨氏模量增加,同时物相组成并未出现太大变化,单一的NiTi相很难通过延长保温时间来获得。对于固相体积分数分别为42%和45%的坯体,在真空环境下,烧结时间由1 h增加到4 h,其孔隙率分别由49.58%和48.52%降低到35.01%和33.49%,抗压强度由57.13和98.04 MPa增加到207.34和296.14 MPa,弹性模量由10.12和14.2 GPa增加到17.01和19.96 GPa。     

烧结工艺及Nd2O3对氧化镁陶瓷烧结及抗热震性能的影响

以微米级轻质氧化镁粉末为主要原料,Nd2O3作为添加剂,聚乙烯醇为粘结剂,成功制备出烧结性能良好及抗热震性能优异的氧化镁陶瓷.并通过检测空白组的烧结及抗热震性能得到氧化镁陶瓷的最佳烧结条件,再分别添加不同含量的Nd2O3,探究其对氧化镁陶瓷材料烧结及抗热震性能的影响.结果 表明,氧化镁陶瓷的最佳烧结条件是压制压强为24...     

碳还原粉煤灰制备SiC/Al2 O3系复合材料

在氩气气氛下,以粉煤灰为原料,石墨为还原剂,研究碳还原粉煤灰制备SiC/Al₂O₃系复合材料的反应过程,并探索其制备的工艺条件.利用X射线衍射分析还原产物的物相变化规律,使用扫描电镜和能谱仪观察复合材料的微观结构.结果表明:在1673 K粉煤灰中石英相与碳反应生碳化硅,1773 K莫来石相基本分解完全.随着反应温度的升高,生成碳化硅和氧化铝含量增加,较合适的温度条件为1773~1873 K;保温时间的延长,有利于碳化硅和氧化铝的生成,较好的保温时间为3~4 h;增加配碳量对碳化硅和氧化铝的生成有促进作用,较合适的C/Si摩尔比为4~5.在制备出的SiC/Al₂O₃复合材料中碳化硅在产物中分散较为均匀,并且粒度小于20μm.