无压烧结Al2O3／SiC纳米复相陶瓷的研究

将粒径为30～35nm的β-SiC粉,加入亚微米尺寸的α-Al     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷的制备及性能

在Al2O3陶瓷基体中引入第2相纳米SiC颗粒,可以改善力学性能、耐磨损性能,是陶瓷领域研究的热点之一。纳米颗粒的均匀分散和适当的成型烧结决定了其性能。本文就目前存在的Al2O3/SiC纳米复合陶瓷粉体制备方法与烧结工艺进行了详细阐述。     

无压烧结Al2O3/Si3N4纳米复合陶瓷的力学性能

本文对Al2O3／Si3N4体系进行无压烧结。获得试样相对密度大于98％，采用物相分析，烧结体中并没有Si3N4颗粒存在而是形成SIALON相。Si3N4和Al2O3反应生成的β-SIALON相颗粒不仅分布在Al2O3晶粒晶界处也存在于Al2O3晶粒内部，形成独特的“内晶型”结构。当受到外力时既能诱发穿晶断裂，又能引起裂纹偏转，从而起到增强的作用。由于产生晶界滑移，韧性有所下降。     

无压烧结Al2O3/Si3N4纳米复合陶瓷的力学性能

通过对Al2O3／Si3N4体系进行无压烧结,获得的试样相对密度大于98％,物相分析烧结体中没有Si3N4颗粒存在,而是形成β-SiAlON相。Si3N4和Al2O3反应生成的β-SiAlON相颗粒不仅分布在Al2O3晶粒晶界处,也存在于Al2O3晶粒内部,形成独特的“内晶型”结构。当受到外力时既能诱发穿晶断裂,又能引起裂纹偏转,起增强作用,但由于产生晶界滑移,材料韧性有所下降。     

无压烧结Al2O3/Si3N4纳米复合陶瓷的力学性能

对Al2O3／Si3N4体系进行无压烧结。获得试样相对密度大于98％,物相分析烧结体中并没有Si3N4颗粒存在而是形成SIALON相。Si3N4和Al2O3反应生成的β-SIALON相颗粒不仅分布在Al2O3晶粒晶界处也存在于Al2O3晶粒内部,形成独特的“内晶型”结构。当受到外力时既能诱发穿晶断裂,又能引起裂纹偏转,从而起到增强的作用。由于产生晶界滑移,韧性有所下降。     

Y2O3—Al2O3—SiO2添加剂在低温烧结SiC中的作用

本文探讨了Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３添加剂在低温无压烧结ＳｉＣ中的作用以及在Ｙ２Ｏ３－Ａｌ２Ｏ３添加剂中引入ＳｉＯ２的作用及机理,从而阐明了通过多项合理、有效复合添加降低ＳｉＣ烧结温度的可能性。     

无压烧结制备纳米复合碳化硅陶瓷

以水基喷雾造粒而成含5%(质量分数)纳米氮化钛(TiN)颗粒的碳化硅(SiC)造粒粉为原料,采用无压烧结制备纳米复合SiC陶瓷。分析了烧结温度及保温时间对复合陶瓷烧结特性与显微结构的影响规律。结果表明:采取二步烧结可以实现SiC陶瓷在晶粒不明显长大的前提下实现致密化,二步烧结,即先升温到1950℃保温15min后迅速降至1850℃烧结1h,制备的SiC陶瓷具有较高收缩率、较低质量损失以及较高的致密度;纳米TiN颗粒加入后能与基体(SiC,Al2O3)部分发生反应生成TiC和AlN,明显改善SiC陶瓷的烧结性能,获得等轴状、细晶显微结构和优越的力学性能。     

Al2O3陶瓷基片的微波烧结

本文简要介绍了微波烧结的特点，基本原理及系统组成，对Ａｌ２Ｏ３陶瓷基片的微波烧结过程进行了介绍和分析，并同常规烧结进行了对比实验，在此基础上得出了一些结论，为陶瓷微波烧结提供了实验的依据。     

Al2O3/SiC复合陶瓷的反应烧结

在空气中于1600℃对Al2O3/0.78%SiC纳米复合体进行2h的反应烧结,制得Al2O3/5%莫来石复合陶瓷,其中的莫来石分为两类,即3Al2O3·2SiC和Al5.65Si0.35O9.175。采用SEM和TEM研究Al2O3/莫来石复全陶瓷的微观结构。对Al2O3/莫来石复合陶瓷的密度和力学性能如杨氏模量、泊松比、硬度、韧性和强度进行了研究。     

无压烧结Al2O3-SiC纳米复合材料

Al2O3＋5％SiC（体积比）复合陶瓷可以通过传统粉末加工工艺,用无压烧结来制备。工业用Al2O3SiC粉加水混碾成料浆,后凝固成颗粒状,经冷等静压制成生坯,在1750—1780℃氮气氛下无压烧结。1780℃可以接近全致密（〉99％）。加入少量MgO可以促进制品的低温烧成致密性。1780℃烧成后,维氏硬度和压痕断裂韧性分别为18GPa以及2．3MPa·m^1/2。透射电子显微镜显示,SiC粒子主要存在于基质颗粒的内部且在整个复合微结构分布良好。晶粒内的颗粒大小介于50～200nm之间,但晶粒间的颗粒较大,一般直径200～500nm。     

放电等离子烧结制备Ti/Al2O3复合材料

Ti基金属复合材料是一种新型高温结构材料.本文利用放电等离子烧结技术,在温度1250℃、压力30MPa、真空度6Pa,保温时间10min条件下,制备了相对致密度较高的Ti/Al2O3复合材料.借助XRD,SEM,EDS等测试手段对该复合材料的物相组成、界面反应、微观结构以及致密度进行了观察与分析.结果表明:利用SPS技术制备Ti/Al2O3的复合材料,晶粒细小且分布均匀,结构致密、2相之间结合状态良好,相对致密度随材料中陶瓷相含量的增多而有所降低.Ti,Al2O32相之间无明显界面化学反应发生.     

Fabrication and Properties of Ti3SiC2/SiC Composites

Ti3SiC2/SiC composites were fabricated by reactive hot pressing method. Effects of hot pressing temperature, the content and particle size of SiC on phase composition, densification, mechanical properties and behavior of stress-strain of the composites were investigated. The results showed that ： （ 1 ） Hot-pressing temperature influenced the phase composition of Ti3SiC2/SiC composites. The flexural strength and fracture toughness of composites increased with hot pressing temperature. （2） It became more difficult for the composites to densify when the content of SiC in composites increased. It need be sintered at higher temperature to get denser composite. The flexural strength and fracture toughness of composites increased when the content of SiC added in composites increased. However, when the content of SiC reached 50 wt%, the flexural strength and fracture toughness of composites decreased due to high content of pore in composites. （3） When the content of SiC was same, Ti3SiC2/SiC composites were denser while the particle size of SiC added in composites is 12. 8 μm compared with the composites that the particle size of SiC added is 3 μm. The flexural strength and fracture toughness of composites increased with the increase of particle size of SiC added in composites. （4） Ti3SiC2/SiC composites were non-brittle fracture at room temperature.     

SiC微粉加入对PIP法制备3D-Cf/SiC复合材料的影响

本文采用聚合物先驱体浸渍-裂解法(Precursor infiltration pyrolysis,PIP)制备出三维碳纤维增强SiC基复合材料(3D-C/SiC),研究了不同含量的SiC微粉对其制备周期、材料致密性和材料抗弯强度的影响.实验结果表明,先驱体溶液中加入适量SiC微粉可缩短3D-C/SiC的制备周期.材料致密度与抗弯强度随着先驱体中纳米SiC含量增加而不断增强,当含量达到11.76％时,材料致密度与抗弯强度达到最高,继续增加SiC微粉含量材料致密度与抗弯强度呈下降趋势.     

碳热还原粘土合成Al2O3/SiC复相陶瓷粉末

本文以苏州土与碳黑为原料,研究了其在高温下的反应过程及一些工艺参数对反应产物的意识,结果表明：１）反应过程包括高岭石矿物的分解及还原过程,两个过程反应程度不同,可获得不同相组成的陶瓷粉末。２）在一定温度下,粘土中引入合适的碳含量能制备出高Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＣ含量的复相粉末（Ａｌ２Ｏ３≥５０％）,ＳｉＣ≥４０％）。３）碳热还原法是合成粒径细小、相成分分布均匀且杂质有所杂质有所降低陶瓷复合粉末的一种途径     

Investigation of preparation and properties of Ti3SiC2/Al2O3 multilayered composites

Ti₃SiC₂/Al₂O₃ multilayered composites were prepared by the combination of tape casting and hot pressing sintering. The slurry was produced by adjusting the amounts of each organic material, including triethyl phosphate (TEP) as a dispersion, polyvinyl butyrate (PVB) as a binder, dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer, and anhydrous ethanol as an organic solvent. When TEP content was 3 wt.%, PVB content was 4.5 wt.%, R-value (DOP/PVB) was 1.4, and solid content was 38 wt.%; the cast film with a smooth surface, good flexibility, and uniform thickness was obtained after defoaming, tape casting, and drying. Three samples were prepared, namely, S1–S3. The S1 was monolithic Ti₃SiC₂/Al₂O₃ (mass ratio is 1:1) composites. S2 and S3 were Ti₃SiC₂/Al₂O₃ multilayered composites, which matrix layers were Ti₃SiC₂/Al₂O₃ composites (mass ratio is 1:1) and Al₂O₃, respectively, and their interface layer was Ti₃SiC₂. S1–S3 were also sintered at 1550°C. The bending strength of multilayered materials were lower than that of monolithic material, but the fracture toughness of multilayered materials significantly increased. Due to the introduction of Ti₃SiC₂ interface layer, the friction coefficient and wear rate of Ti₃SiC₂/Al₂O₃ multilayered composites were reduced by 30.7% and 33.8%, respectively, compared with monolithic material.     

溶胶-凝胶法在碳化硅表面浸涂氧化铝薄膜的研究

研究了以异丙醇铝为主要原料,异丙醇为熔剂,添加乙酰乙酸乙酯作为螯合剂,利用溶胶-凝胶法在碳化硅表面浸涂厚约0.5μm的Al2O3多晶膜.用XRD,IR,SEM,TG-DTA等测试手段详细研究了涂膜在加热过程中所发生的物理-化学变化.比较了涂膜前后碳化硅材料的抗高温氧化性能.     

烧结助剂添加量对微波烧结3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷性能的影响

本文分别以TiO2和MgO纳米粉体为烧结助剂,采用微波烧结技术制备了3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷.研究了烧结助剂含量对材料相组成、致密化及力学性能的影响,通过XRD分析了复相陶瓷中t-ZrO2相的相对量变化,并采用SEM观察了弯曲断裂断口形貌.结果表明:随烧结助剂添加量的增加,微波烧结复相陶瓷的致密度、硬度和弯曲强度均有所增加,均优于传统烧结性能,陶瓷颗粒更细.烧结助剂添加量为0.2wt％ MgO、0.4wt％ TiO2,在1300℃微波烧结30 min时试样的致密度为98.1％,显微硬度和抗弯强度分别达18.9 GPa和626 MPa.     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.