多孔铝基陶瓷型芯的制备及其性能

为了解决铝基陶瓷型芯难于烧结和不易脱芯的难题, 在样品中加入了一定量的SiO₂. 利用干压法制备了多孔氧化铝基陶瓷型芯样品, 研究了不同SiO₂的添加量、烧结温度和保温时间对样品性能的影响. 研究结果表明: 经1500℃烧结保温2 h和1600℃烧结降温2 h的样品, 其线收缩率变化不大. 经1700℃烧结保温2 h的样品, 由于SiO₂的挥发导致样品的气孔率升高, 抗弯强度明显降低. 经1500℃烧结保温2 h的样品综合性能最好, 当SiO₂添加量为10wt%时, 样品的线收缩率为1.1%, 抗弯强度为63 MPa, 气孔率为35.5%, 体积密度为2.29 g/cm³; 当保温时间≥4 h时, 其线收缩率、抗弯强度、气孔率和体积密度变化不大, 有望成为高温型芯的候选材料.     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2Ox固体电解质材料敏感电学特性的研究

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2Ox(LSGM)粉体在1000-1500℃烧结4 h得到不同LSGM样品,对各样品进行了各项物理和电学特性测试。结果表明,样品的线收缩率和相对密度随烧结温度的升高而增加,1500℃烧结4 h的样品达到最大的线收缩率和相对密度,分别为24.8%和97%。1250-1500℃烧结4 h样品物相单一,结晶良好,1000℃烧结4 h的样品则存在较多杂相。各样品的电导率随测试温度升高而增大,1400℃烧结4 h的样品在各测试温度下都具有最大的电导率,800℃时,其电导率约为0.093 S/cm。在此研究基础上,采用丝网印刷技术制备了基于LSGM的小孔扩散型极限电流氧传感器,并测得其I-V特性曲线和时间响应特性。结果显示,该传感器的I-V曲线存在较好的极限电流平台,且极限电流和氧浓度之间存在良好的线性关系。响应和恢复时间较短,分别为10-15 s和15-20 s,重复性较好。     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷高温反应烧结工艺的研究

运用均匀设计方法制定PMN反应烧结的试验方案,并对所得样品的烧结收缩率和相对密度等试验数据进行回归处理,同时利用在其他反应烧结条件下所得样品的试验数据对回归方程进行验证,回归方程具有较高的置信度.在1050℃以后利用反应烧结可得到高纯度的PMN陶瓷;保温时间对烧结收缩率和相对密度的影响远小于烧结温度的影响;在反应烧结过程中,烧结收缩率和相对密度的变化大致可分为三个阶段:1050℃以前和1100℃以后两个阶段变化均很平缓,1050℃～1100℃之间变化则较为急剧.温度达1200℃时,经过足够的保温时间可实现99%以上的相对密度.     

液态硅树脂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

航空发动机上的叶片是航空发动机的"心脏"部件,叶片性能的好坏对航空发动机的性能起决定性作用。高性能空心叶片的制备对生产综合性能高的陶瓷型芯提出了更高的要求。以球形氧化铝粉末为基体材料,液态硅树脂为粘结剂,利用干压法制备陶瓷型芯素坯并使用管式电炉在空气气氛中烧结。系统研究了不同烧结温度和液态硅树脂含量对陶瓷型芯相组成、显微组织和烧结性能的影响。结果表明,添加液态硅树脂对陶瓷型芯抗弯强度、线性收缩率、显气孔率和体积密度影响显著。相同烧结温度下,陶瓷型芯样品线性收缩率和抗弯强度随液态硅树脂量的增大而增大,而显气孔率和体积密度则相应减小。当液态硅树脂质量分数为0.8%时,陶瓷型芯显气孔率和体积密度变化最为稳定,线性收缩率也能保证良好的尺寸精度;当烧结温度为1550℃时,抗弯强度达到最大值50.76 MPa。     

挤压Fe-25Cr-5Al金属蜂窝的烧结和组织结构研究

以纯铁粉、铬粉、铝粉为原料,采用粉体增塑挤压-烧结工艺制备Fe-25Cr-5Al金属蜂窝,研究不同的烧结温度和时间条件下烧结蜂窝的收缩率、表观密度和组织结构特征.研究表明,随烧结温度的升高,蜂窝的收缩率和表观密度增大,径向收缩率的范围为5.6%～12.3%,表观密度的范围为0.98～1.09g/cm3.在1250℃烧结时,随烧结时间的延长,蜂窝的收缩率和表观密度也随之增大,径向收缩率的范围为6.5%～12.1%,表观密度的范围为0.85～1.02g/cm3.烧结组织为Fe-Cr固溶体(α-Fe)基体,少量Fe-Al,Cr-Al间化合物及Cr2O3,Al2O3.     

不同矿化剂对铝基陶瓷型芯性能的影响

研究了在不同烧结温度下不同矿化剂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响,通过收缩率、室温抗弯强度、高温挠度的测试以及XRD和SEM分析表明:烧结温度为1250～1450℃时,同样粒度配比的两种型芯收缩率均随烧结温度的升高而逐渐增大;随着烧结温度的升高只添加氧化硅的型芯的室温抗弯强度呈先升高后降低的趋势,在1400℃时达最大值,只添加氧化钇的型芯的室温抗弯强度则随烧结温度的升高不断增大;随着温度的升高,只添加氧化硅的型芯的高温挠度逐渐减小,而只添加氧化钇的型芯虽有少许钇铝石榴石生成,但其高温挠度仍很大,只出现了少许的波动。因此只添加氧化硅的型芯性能优于只添加氧化钇的型芯的性能。     

无铅压电陶瓷K0.5Na0.5NbO3-BiFeO3的烧结工艺与压电性能研究

采用传统常压固相烧结工艺制备了掺杂0.8at%BiFeO₃(BF)的K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN) 无铅压电陶瓷,着重研究了烧结温度与保温时间对陶瓷的晶体结构、相转变、致密度与压电、介电性能的影响. 研究结果表明, 所有陶瓷样品都为单一的钙钛矿结构, 烧结温度与保温时间对陶瓷样品的室温晶体结构与相转变温度几乎没有影响, 但对陶瓷的表面形貌、密度和压电性能有较大的影响. 当保温时间为3h,在1100℃至1150℃范围内, 随烧结温度的升高,陶瓷的压电常数d33、平面机电耦合系数Kp及机械品质因数Qm均一直升高, 介电损耗tanδ则显著降低. 当烧结温度为1150℃时, 随保温时间的增加, 陶瓷的压电性能先显著提高后基本保持不变. 1150℃保温2h烧结的陶瓷获得良好的性能：密度ρ=4.50g/cm³（致密度为95.63%）, d₃₃=132pC/N, K_p=45%, Q_m=333.73, tanδ=2.39%.     

纳米ZnO对炻瓷砖烧结性能及相变的影响

以六偏磷酸钠在水相中分散纳米氧化锌,并将其添加到炻瓷砖原料中。研究了纳米ZnO的添加量对炻瓷砖的烧结温度、保温时间和烧结后性能的影响。结果表明,在瓷砖粉料中添加纳米氧化锌可显著降低炻瓷砖的烧结温度并缩短保温时间。通过对瓷砖吸水率、破坏强度及尺寸的测量,得出随纳米氧化锌添加量的增加,瓷砖吸水率显著降低,破坏强度升高,而瓷砖尺寸有明显的收缩,使得瓷砖结构致密化。最佳的实验条件是:烧结温度为1050℃,纳米氧化锌浓度为3%,烧结段保温时间为9min。通过对不同烧结温度下材料的相组成进行分析,发现添加纳米氧化锌促进了堇青石(Mg2Al4Si5O18)的分解或加合,促进了锌铝尖晶石(ZnO.Al2O3)和鳞石英的形成,且随着添加量增加,堇青石加合、锌铝尖晶石和鳞石英形成的温度降低,有利于炻瓷砖的烧结。     

甘蔗渣和环氧树脂制备碳木材陶瓷的研究

采用固体废弃物甘蔗渣为原料,与环氧树脂混合后真空烧结制备碳木材陶瓷。利用TG-DSC分析了木材陶瓷的热分解行为。利用XRD、SEM表征了木材陶瓷的相组成和微观结构,研究了碳化温度对木材陶瓷的残炭率、体积收缩率、平面尺寸收缩率、厚度收缩率和体积电阻率的影响。结果表明:甘蔗渣制备的木材陶瓷是一种多孔碳材料,随着碳化温度升高,石墨化程度提高;烧结温度每升高100℃,残炭率降低约1%～2%,体积收缩率升高0.5%～1%。平面尺寸和厚度收缩率与烧结温度正相关。体积电阻率随温度升高而降低。     

放电等离子烧结制备Ti(C,N)-Co金属陶瓷的组织和性能

采用放电等离子烧结方法制备了Ti(C,N)-Co金属陶瓷,研究了烧结温度和Co含量对TiCN基金属陶瓷力学性能的影响。结果表明:烧结温度在1400℃~1700℃范围内,当Co含量为1%时,随着温度的升高,样品的密度、弯曲强度和硬度不断增大;当Co含量为5%时,随着温度的升高,样品的密度、弯曲强度、硬度呈现先上升后下降的趋势。随着Co含量的增加,TiCN-Co金属陶瓷烧结致密化所需温度降低。烧结温度为1600℃、Co含量为5%时,金属陶瓷试样具有较高的综合力学性能,分别为弯曲强度815MPa和硬度HV101505。     

模板转化法制备苎麻纤维织物SiC陶瓷

以苎麻纤维织物为生物模板,通过浸渍含有硅粉的酚醛树脂溶液,后经压制成型、碳化和1500℃烧结等工艺,制备了具有生物纤维形态的SiC陶瓷。利用XRD、SEM等测试技术,研究了不同烧结助剂对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明:烧结助剂对苎麻纤维织物SiC陶瓷的失重率、显气孔率、体积收缩率等性能均产生了影响;添加Al_2O_3-Y_2O_3-SiO_2三元烧结助剂的SiC陶瓷具有最大的显气孔率和最小的体积收缩率;陶瓷中的SiC主要以β-SiC的形式存在;微观形貌分析显示,样品很好地保留了苎麻织物的纤维状微观结构。     

Effect of sintering temperature and holding time on the properties of 3Y-ZrO2 microfiltration membranes

Sintering behavior of supported and unsupported microfiltration membranes prepared from 3 mol% yttria doped zirconia powder was investigated as a function of temperature and holding time in non-isothermal and isothermal densification. Shrinkage that started at 1000°C showed the highest rate between 1200°C and 1300°C although the rate decreased above 1300°C. The activation energy of sintering was calculated at 735 kJ/mol, assuming the grain boundary diffusion mechanism for mass transport. Mean pore size decreased in unsupported membranes and increased in supported ones as the sintering temperature increased up to 1200°C. Dimensional shrinkage of unsupported membrane slabs showed an increase in shrinkage first in the lateral dimension and then in the thickness as the sintering temperature increased. Pore growth and lower hardness in supported membranes, can be explained due to the restricted lateral shrinkage in the supported membranes. Removal of porosity was pronounced above 1100°C and the density increased linearly as a function of holding time. Microhardness of membranes sintered above 1100°C increased as a function of sintering temperature and was higher in unsupported membranes. Samples sintered above 975°C had a100% tetragonal phase structure. Permeability of supported membranes increased as a function of sintering temperature due to pore growth despite a decrease in porosity.     

不同热氧环境对T800碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

不同热氧环境(70,130,190℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性,并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明:在热氧老化初始阶段,质损率急速上升,老化温度越高质量损失越快;试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧,在190℃老化后,纤维表面树脂脱落严重,纤维与纤维之间出现裂缝空隙,无树脂填充,在此老化温度下,试样发生了不可逆化学变化;试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大,但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势,在70,130,190℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%,13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。     

原位反应结合多孔Si3N4陶瓷的制备及其介电性能

以氮化硅(Si₃N₄)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料, 利用原位反应结合技术制备Si₃N₄多孔陶瓷. 研究烧结温度和保温时间对Si₃N₄多孔陶瓷的微观结构、力学性能以及介电性能的影响. 结果表明: 烧结温度在1350℃以下, 保温时间<4h时, 随着烧结温度的升高, 保温时间的延长, 样品的强度和介电常数增大; 但条件超出这个范围, 结果刚好相反; 物相分析表明多孔陶瓷主要由Si3N4和Al₂O₃以及Si₃N₄氧化生成的SiO₂(方石英)组成. 所制备的多孔Si₃N₄陶瓷的气孔率范围为25.34%～48.86%, 抗弯强度为34.77～127.85MPa, 介电常数为3.0～4.6, 介电损耗约为0.002.     

SiO2疏松体真空烧结致密化与透明化机理研究

采用化学气相沉积方法制备出低密度、无定形的SiO₂疏松体, 通过TG-DSC、SEM、TEM、XRD、压汞法、氮气吸附法和高温熔炼观测系统等方法研究了低密度SiO₂疏松体烧结过程宏观尺度和微观结构的演化规律。结果表明: 当烧结温度为1000 ℃, 疏松体开始收缩; 烧结温度升至1200 ℃, 宏观尺度收缩完成, 收缩比为30%。当烧结温度高于1200 ℃, SiO₂小微粒开始熔化; 随着温度升至1250 ℃, 固相疏松体与液相玻璃体之间有明显的过渡界限, 气孔由连通状逐渐演变为孤立、球形闭气孔; 随着温度继续升高, 闭气孔通过粘性流动传质作用进一步收缩; 当温度达到1500 ℃时气孔完全消除, 得到透明石英玻璃体。此外, 在整个烧结过程中, 疏松体物相组成始终保持无定形态。     

CaO对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷惰性阳极。研究了CaO的添加量和烧结温度对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷的物相组成、 致密度和力学性能的影响。结果表明, CaO含量在小于5.0wt%范围内, 烧结样品由Ni、 NiO和NiFe₂O₄组成。CaO掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷具有明显的助烧作用。当烧结温度为1250℃时, CaO掺杂量为1.0wt%的样品致密度达到最大值97.87%, 继续增加CaO掺杂量将导致材料致密度的下降。当烧结温度从1250℃提高到1350℃时, 当CaO掺杂量小于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而增加; 当CaO掺杂量大于或等于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而降低。提高烧结温度和添加CaO均能促进陶瓷相晶粒长大。样品在1250℃烧结时, 其抗弯强度在CaO掺杂量为1.0wt%时达到极大值为150.66MPa。     

微波加热催化反应低温制备β-SiC粉体

以硅粉和酚醛树脂为原料, 硝酸镍为催化剂前驱体, 采用微波加热催化反应法, 在流通氩气气氛中1150℃/0.5 h反应后合成了β-SiC粉体。研究了反应温度、催化剂用量和保温时间等对合成β-SiC的影响。采用XRD、SEM和TEM对产物的物相组成及显微结构进行了表征。结果表明: 微波加热条件下, 无催化剂存在时, β-SiC的完全合成温度为1250℃; 而添加1.0wt%的Ni作催化剂时, 1150℃/0.5 h反应后即可合成纯相的β-SiC。所合成的试样中都存在着颗粒状和晶须状两种SiC, 加入催化剂后会使试样中β-SiC晶须的长径比变大。密度泛函理论(DFT)计算结果表明, Ni-Si合金纳米颗粒的形成使Si原子之间的键长拉长, 弱化了Si原子之间的结合强度, 进而促进了Si粉在低温下的碳化反应。     

基于FBG应变监测的环氧树脂固化收缩及工艺参数优化

采用布拉格光纤光栅（FBG）传感器,对一种典型液态成型环氧树脂在不同固化工艺以及后固化过程中的温度及应变进行了实时在线监测。通过将树脂内部应变变化转化为树脂线性体积变化,得到不同工艺过程中树脂的固化收缩规律,以此作为依据对树脂的经验固化及后固化工艺参数进行验证和优化。结果表明:所选液态成型树脂在80℃下固化,其固化度和玻璃化转变温度分别为90%和85℃,高于75℃固化树脂,但其总固化体积收缩只比75℃固化时略为增加了约5%;树脂在120℃下进行后固化处理时,恒温180 min后FBG传感器监测到的树脂内部应变已不再变化,此时树脂已基本完全固化,无需再延长后固化时间。      

Preparation of Fe3AI based iron aluminides from elemental and prealloyed povvders

Abstract

Iron aluminides were prepared by a powder metallurgy process from elemental powders, mixtures of prealloyed and elemental powders, and prealloyed powder. The sintering behaviour of various powders was studied using scanning electron microscopy, optical microscopy, and density measurement. It was found that sintering of elemental powder involved two distinct processes, i.e. alloying and densification, but sintering of prealloyed powder involved densification alone. The addition of prealloyed powder to elemental powders was helpful in restraining the swelling of sintered samples, the degree of swelling of sintered samples being reduced as the amount of prealloyed powder increased. For samples made from Fe-25 at.-%Al prealloyed powder, remarkable shrinkage was measured after sintering at 1250°C for 1 h. Within the correct range, their density increased with sintering temperature and time, but prolonged sintering at high temperature resulted in the loss of aluminium and a two phase microstructure. The difference in sintering behaviour between the various powders was discussed on the basis of thermodynamics.