喷雾造粒制备SiC-AIN复合粉体特性及烧结性能

采用水基料浆与流态化喷雾造粒相结合制备SiC-AIN复合粉体,分析复合粉体的粉体特性、成形性能及烧结特性,探讨SiC-AIN复相陶瓷的增强增韧机制.结果表明:喷雾造粒后,复合粉体的流动特性显著提高,粒度级配合理;随着压强增加,坏体密度在40～80、80～160和160～220 MPa范围内呈现阶梯式增长,160 MPa以上成形后素坯均匀致密,无硬球颗粒存在;无压烧结SiC-AIN复相陶瓷具有优越的烧结性能和力学性能,这是由于AIN对SiC晶粒形成生长势垒,并反应生成2H型固溶体,从而细化晶粒,导致裂纹扩展产生了绕道与偏转效应,呈现晶粒撕裂与拨出现象,协同改善了复相陶瓷的强度及断裂韧性.     

氮化铝含量对SiC-AlN复相陶瓷常压烧结性能的影响

采用无压烧结(2050℃、Ar气氛)制备SiC-AlN复相陶瓷,利用XRD、SEM、EDAX等分析了AlN含量对复相陶瓷的致密程度、物相组成、微观形貌、烧结性能的影响.研究结果表明,随着AlN含量的增加,陶瓷主晶相由等轴状向棒状或片状转变且晶粒尺寸明显细化;断裂方式由单一穿晶断裂向沿晶断裂过渡.AIN含量为10%时,复相陶瓷相对密度高达97%,烧结性能最好,有晶粒拨出和撕裂效应.     

RSiC-WC复相陶瓷的性能及烧结机理

以不同配比的粗、细SiC粉体和WC粉体为原料,在2200℃以上烧结得到RSiC-WC复相陶瓷.采用XRD、SEM和EDS对复相陶瓷的物相组成和微观形貌进行分析,并测定其开口气孔率、抗弯强度和电阻率.结果表明RSiC-WC复相陶瓷中以6H-SiC和WC为主晶相,存在少量W2C晶相.烧结产物中SiC颗粒再结晶程度良好,WC在烧结温度下与SiC晶粒润湿性好.RSiC-WC复相陶瓷的最低开口气孔率、最高抗弯强度和最低电阻率分别为19.2%、109MPa和15mΩ·cm.体系中SiC晶粒生长遵循蒸发-凝聚的烧结机理,WC则以W-C液相在SiC晶粒界面处聚集,抑制了SiC晶粒的长大.高温下形成的W-C液相能明显降低复相陶瓷的开口气孔率,使烧结体致密化.因而,添加一定量的WC改善复相陶瓷的力学性能,并对其电学性能起到调节作用.     

YAG引入方式对碳化硅陶瓷烧结特性、力学性能及结构的影响

采用溶胶-凝胶法和机械共混法分别引入烧结助剂YAG(Y3Al5O12)和Al2O3 Y2O3制备复合粉体,经过无压液相烧结制备碳化硅陶瓷材料,分析了烧结助剂引入方式对碳化硅陶瓷烧结、性能及结构的影响机制.研究结果表明,在1 950℃烧结45 min时,机械共混法制备的复合粉体可以获得较好的烧结性能,陶瓷具有较好的力学性能和显微结构,而溶胶-凝胶法制备的复合粉体则存在过烧.经烧结工艺优化,溶胶-凝胶法制备的复合粉体在1 860℃烧结1 h后,陶瓷可以获得更优的烧结性能、力学性能及更理想的显微结构.复合粉体中YAG相的提前形成及均匀分布促进复合粉体的快速致密,降低烧结温度,改善陶瓷的力学性能及显微结构.细晶、裂纹偏转和晶粒桥联是碳化硅陶瓷的主要增韧机制.     

Al2O3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al2O3-ZrO2（3Y）-Spinel纳米复合粉体，其颗粒大小为20-30nm，粒度分布均匀，无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷，结果表明：由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al2O3的致密化，纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低，其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明：在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力，变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中，材料没有出现明显的应变软化，显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。     

石墨烯/氧化锆复相陶瓷的等离子活化烧结及其力学性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为分散剂制备不同石墨烯(GNPs)含量的GNPs/3Y-TZP复合粉体,并采用等离子活化烧结工艺制备系列GNPs/3Y-TZP复相陶瓷。研究了GNPs含量对复相陶瓷物相、显微结构的影响;建立了材料显微结构与其断裂韧性的相互关系,讨论了GNPs/3Y-TZP复相陶瓷的增强/增韧机制。结果表明:制备的GNPs/3Y-TZP复相陶瓷均为四方相;当烧结温度为1300℃、GNPs质量分数为0.01%时,其致密度高达99.4%,且GNPs分散均匀,同时断裂韧性达到最大15.3 MPa·m1/2,比3Y-TZP提高了61%,显微硬度为12.94 GPa。GNPs的均匀分散及与3Y-TZP晶粒的紧密结合使得穿晶断裂比例增大,石墨烯的晶粒细化、拔出、裂纹桥联及微裂纹最终促使3Y-TZP陶瓷的断裂韧性大幅提高。     

不同晶粒尺寸混合的钛酸钡基X7R陶瓷介电性能

对不同晶粒尺寸的钛酸钡混合烧结性能进行了研究,并同时研究了晶粒尺寸对钛酸钡陶瓷性能的影响.将初始粒径为100nm的钛酸钡粉体在不同的温度下预烧得到不同晶粒尺寸的钛酸钡粉体.将这些粉体(200nm～500nm)按照不同比例与不同粒径大小组合通过球磨混合均匀后在1250℃还原气氛下烧结.将结果与各种均一晶粒尺寸的钛酸钡X7R陶瓷进行比较.实验结果表明,不同晶粒尺寸混合烧结的钛酸钡陶瓷性能基本上都位于其单一组分性能的平均值处.SEM对陶瓷显微结构的观察表明不同大小的晶粒之间基本没有相互影响,小晶粒填补了大晶粒之间的空隙达到了在较低的温度下烧结致密化的目的.对陶瓷的绝缘电阻和击穿电压的特性也进行了研究.     

掺杂复合稀土氧化物对W-20Cu复合材料组织与性能的影响（英文）

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0%～0.8%(质量分数)稀土氧化物(Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9),SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成形、1250℃烧结2 h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。结果表明:所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100～200 nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250℃烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度HV,分别是1128 MPa和3180 MPa;此外,在室温和600℃的测试条件下,其最大的抗拉强度分别可以达到580和258 MPa。     

粉末粒度对二硅酸锂玻璃陶瓷烧结行为、微观结构和弯曲强度的影响(英文)

采用热压烧结技术成功制备了SiO2-Li2O-P2O5-ZrO2-Al2O3-K2O-CeO系二硅酸锂玻璃陶瓷。研究了不同粉体粒度对其烧结行为、相组成、微观结构和弯曲强度的影响。结果表明,不同粉体粒度制备的玻璃陶瓷晶相组成类似,主晶相均为Li2Si2O5晶体;微观形貌均为互锁的Li2Si2O5棒状晶粒,但Li2Si2O5晶体的晶粒尺寸及分布随粉末粒度变化有所不同。当玻璃粉末粒度为14μm时,烧结出的二硅酸锂玻璃陶瓷晶粒尺寸合适,密度较高,三点弯曲强度最高,可达354±17 MPa;且透光性能良好,与医用EMAX材料接近。     

纳米Si_2N_2O-Sialon陶瓷超塑性挤压试验与模拟研究

文章以Y2O3和Al2O3纳米粉体作为烧结助剂,真空热压烧结非晶纳米Si3N4粉体和纳米AlN混合粉体,制备具有超塑性的平均晶粒直径小于100nm的Si2N2O-Sialon复相陶瓷,研究纳米复相陶瓷的超塑性挤压性能。在1550℃的低温下,纳米Si2N2O-Sialon复相陶瓷实现了以1mm/s的高速率、3.57大挤压比的挤压变形,成形出良好的制件。采用有限元技术模拟Si2N2O-Sialon陶瓷的超塑性挤压过程,得出了不同温度挤压变形的力和行程曲线,以及挤压成形过程中应力和应变的分布情况,与实验结果进行比较,分析了纳米陶瓷超塑性变形的基本规律。研究表明,纳米Si2N2O-Sialon陶瓷具有较好的超塑性,可实现大挤压比挤压变形,可以进行工程陶瓷零件的超塑性成形。     

BaFe_(12)O_(19)/BaTiO_3复合材料的制备及微波性能

采用溶胶凝胶法制备了钛酸钡(BaTiO_3, BTO)和钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19), BFO)复合粉体.研究了该粉体的结晶情况、相结构、形貌及吸波性能.XRD结果表明,复合粉体的相结构与BFO粉体的相结构接近,但与BTO含量和烧结温度密切相关.SEM结果表明,复合粉体由微米晶粒和纳米晶粒组成,随着烧结温度的升高颗粒尺寸增大.吸波性能测试表明,粉体在500 MHz～18 GHz频率范围有多个吸收峰,BTO的加入明显改善了材料的吸波性能.     

纳米陶瓷的热压烧结及超塑成形(英文)

纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能 ,如较高的抗弯强度、断裂韧性、耐磨性等 ,使其在切削刀具、轴承、高温发动机部件等诸多方面都有广泛的应用。利用纳米陶瓷的超塑性进行成形加工是实现复杂形状零件近净成形的重要手段。本文采用化学沉淀法制备了平均粒径 10nm ,且无硬团聚的 3Y TZP (3%摩尔氧化钇稳定的四方相氧化锆多晶体 )粉体 ,研究了不同密度素坯的热压烧结行为。 3Y TZP毛坯的超塑性拉深试验表明在 14 5 0℃压头速率为 0 2mm·min-1时可以实现半球形件的成形 ,其成形高度达到 5 7mm ;Al2 O3 ZrO2 纳米复相陶瓷的正挤压试验表明 ,这种典型的晶间 /晶内型纳米陶瓷在很高的温度下可以 0 . 5mm·min-1的压头速率进行挤压成形 ,在某种程度上可以满足工业成形的需求 ;Si3 N4 Si2 N2 O复合陶瓷通过烧结锻造可以成形陶瓷齿轮 ,其烧结温度为 16 0 0℃ ,超塑性锻造温度为 15 5 0℃。     

SiC含量对ZrB_2-SiC-Zr_2Al_4C_5复相陶瓷性能的影响

采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备不同Si C含量的ZrB_2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷,并对其烧结特性、显微结构、力学性能和抗氧化性能进行了研究。结果表明:掺入Si C化合物促进了复相陶瓷的致密化过程,抑制了ZrB_2晶粒长大;当Si C掺入量为20 vol%时,ZrB_2/Si C/Zr_2Al_4C_5陶瓷的断裂韧性值为4.81 MPa×m~(1/2)。掺入Si C化合物后,复相陶瓷的抗氧化性能得到明显改善,当Si C化合物的含量为20 vol%时,其抗氧化性能最佳,分析其机理发现当掺入Si C化合物后,复相陶瓷高温氧化后在其表面生成了致密稳定的Al_2O_3、B_2O_3-Al_2O_3、Si O_2和Al-Si-O玻璃相等物质,从而阻止了氧原子进入到陶瓷基体中,提高了复相陶瓷的抗氧化性能。     

Y2O3-MgO纳米复相红外透明陶瓷制备及其性能研究

以商用Y2O3、MgO纳米粉体为原料,通过球磨混合方法制备了不同Y2O3/MgO配比的Y2O3-MgO纳米复合粉体,使用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱等表征手段对制备粉体的晶体结构、形貌、成分以及均匀性进行了表征。然后采用热压烧结方法制备Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷,使用红外光谱仪、维氏硬度计等测试设备对复相透明陶瓷的光学和力学性能进行了分析。重点研究了粉体配比、热压温度、保温和保压时间等关键制备参数对Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷晶粒尺度、致密化程度、光学及力学性能的影响。并通过调控粉体制备工艺和热压烧结工艺,制备出了红外透过率达到~80%的Y2O3-MgO复相红外透明陶瓷。同时在Y2O3:Mg0=1:1时,该复相陶瓷的硬度达到了12.3 GPa。     

超细Y_2O_3/W-Cu复合粉体的制备及其烧结体的组织性能

以偏钨酸铵、硝酸铜和硝酸钇为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含Y_2O_3(0~0.8%)的Y_2O_3/W-20Cu复合粉体,经成形、烧结获得了Y_2O_3/W-Cu复合材料烧结体。对Y_2O_3/W-Cu复合粉体的物相、形貌进行表征;考察了Y_2O_3的添加对Y_2O_3/WCu复合粉体的烧结性能以及烧结体的微观组织、物理和力学性能的影响。结果表明,所制备的Y_2O_3/W-Cu复合粉体的粒度在100~200 nm,粉体具有良好的烧结性能,其成形压坯经1200℃烧结后,相对密度可达98%以上,导电率高于41%IACS。此外,适量Y_2O_3的添加,可改善W-Cu材料的组织和力学性能,添加Y_2O_3的Y_2O_3/W-20Cu材料的抗弯强度和维氏硬度可达1040 MPa和312 HV。     

纳米Al_2O_3/TiO_2团聚粉体烧结中的晶粒生长行为

选用商用纳米Al2O3与TiO2粉末,经混合制浆并通过喷雾造粒技术将其重构成大颗粒纳米Al2O3-13%TiO2团聚粉体,采用不同加热温度进行烧结,制备了用于热喷涂的纳米喂料。通过XRD、SEM检测和松装密度测定,研究其相结构、显微结构和纳米晶粒变化,由此分析了纳米团聚粉体烧结过程中纳米晶粒生长和致密化行为,并建立了晶粒生长模型。结果表明,适用于热喷涂的纳米团聚粉体的烧结温度应控制在1100℃以下。     

高密度合金薄壁构件等离子喷涂成形技术

对喷雾造粒高密度合金粉末进行1 600℃瞬时烧结处理,采用常压氩气保护等离子喷涂成形技术制备了壁厚≤5 mm的零部件,研究真空固相及液相烧结对喷涂成形件显微结构、致密度及力学性能的影响。结果表明:瞬时液相烧结后,喷雾造粒团聚体内的微细球磨粉末由机械混合转变为冶金结合,喷涂沉积率从45%提高至70%以上。等离子喷涂沉积层为层片结构,致密度约88.9%。经1 200和1 300℃真空固相烧结后,沉积层保持原始的层片结构,成形件拉伸强度随致密度升高而增大,其断口呈典型的沿晶断裂形貌,伸长率为零。经1 400℃液相烧结后,成形件仍表现为层片结构及沿晶脆性断裂形貌。经1 465℃烧结后,沉积层由层片结构转变为颗粒结构,成形件致密度显著提高至98.05%;断裂方式以沿晶断裂为主,穿晶断裂为辅;拉伸强度显著增大至567.10 MPa,伸长率达8.65%。     

机械合金化对Cu—SiC粉末烧结性能的影响

本文主要讨论了Cu—SiC复合粉体经球磨后的烧结性能变化情况,通过对球磨后Cu—SiC复合粉体进行XRD、DSC分析,来了解球磨过程对Cu—SiC粉体以及烧结体性能的影响。X射线结果表明：随着球磨加工的进行,粉体的晶粒尺寸减小,Cu衍射峰消失。DSC分析的结果表明：在粉体中储存大量的能量,这些能量的储存降低了复合粉体的烧结温度,改善了烧结体的强度。烧结实验结果表明：在800℃的烧结温度下,经20h球磨后,粉体的抗折强度达到了15MPa以上。     

Zr_2Al_4C_5化合物增韧ZrB_2-SiC陶瓷SPS制备及性能的研究

在烧结温度和压力为1800℃和20 MPa条件下放电等离子体烧结制备不同含量Zr_2Al_4C_5化合物的Zr B2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷,研究了复相陶瓷的烧结特性、显微结构和力学性能。结果表明:掺入Zr_2Al_4C_5化合物促进了复相陶瓷的烧结,抑制了Zr B2晶粒的长大。当Zr_2Al_4C_5掺入量为30vol%时,Zr B2/Si C/Zr_2Al_4C_5复相陶瓷韧性值为4.81MPa?m1/2,相比于Zr B2/Si C韧性值提高了约20%。断裂方式呈现为穿晶断裂和沿晶断裂并存的方式,其主要的增韧机制包括,层状的ZrxAlyCz化合物增韧、裂纹偏移、裂纹桥联、裂纹沿层状化合物界面并行扩展等。     

国产氧化铝粉体的改性及其烧结性能研究

通过某国产氧化铝粉体的研麽和分散,得到颗粒粒度分布窄、颗粒大小均匀的氧化铝粉体;添加氧化镁为烧结助剂,分别进行无压烧结和真空烧结,研究了烧结温度对氧化铝陶瓷的相对密度、显微结构、抗弯强度和直线透过率的影响。在1500℃无压烧结样品品粒尺寸为2～3μm,抗弯强度达到545MPa;1850℃真空烧结样品的晶粒尺寸为20～30μm,直线透过率（600nm）达到32％。