ALON粉体合成及其透明陶瓷制备研究

采用3种方法合成粉体,即以Al_2O_3和AlN为原料的直接固相反应法,以Al和Al_2O_3为原料的反应烧结合成法和以C和Al_2O_3为原料的碳热还原合成法,同时采用了纳米级的粉体原料,均合成出了纯相ALON粉体,且有效降低了粉体的合成温度;对Al_2O_3原料,采用了不同α/γ相比例,研究其对粉体合成物相和粉体性状的影响,通过采用合适的α/γ相比例,有效地改善了粉体的性状;对3种体系纯相粉体,在加入适当的烧结助剂成型后,在N_2气氛下进行了无压烧结,均得到了透明ALON陶瓷样品,同时研究了粉体合成工艺、成型工艺、烧结温度、保温时间和烧结助剂等对陶瓷透明度的影响。结果表明,采用纳米体系原料在低温下合成的ALON粉体,在1850～1880℃下保温10h可以得到厚度为2mm,红外透过率(3～5μm)达40%～50%的陶瓷样品;与美国报道的工艺相比,本研究中粉体合成温度和陶瓷烧结温度可以降低100℃左右,保温时间可以缩短一半以上,一定程度上降低了对设备的苛刻要求。     

高性能封接玻璃的制备方法与应用

该文涉及玻璃生产的技术领域,尤其涉及玻璃的制备方法与应用。高性能封接玻璃包括以下重量百分比的组分:CaO为20%～50%、MgO为10%～40%、SiO_2为10%～40%、B_2O_3为1%～30%、ZrO_2为0%～5%、Al_2O_3为0%～5%、La_2O_3为0%～5%。高性能封接玻璃通过调整各组分的配比,调整了玻璃相和陶瓷相之间的比例,提高了玻璃的热膨胀系数,经实验测定玻璃的热膨胀系数为10.95 ppm/℃～11.65 ppm/℃,热膨胀系数较大,与固体氧化物燃料电池的连接体的常用材料不锈钢的热膨胀系数之间较为匹配,能降低因为二者热膨胀系数失配导致电池泄漏的风险。     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂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。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

空心玻璃微珠造孔制备多孔莫来石陶瓷及其性能EI北大核心

以煤矸石和铝矾土为原料,空心玻璃微珠为造孔剂,采用压制成型烧结制备多孔莫来石陶瓷。研究空心玻璃微珠添加量和烧结温度对物相组成、显微结构、抗弯强度和耐酸碱腐蚀性能的影响。结果表明:提高空心玻璃微珠添加量可以增大多孔陶瓷气孔率;空心玻璃微珠的添加可以促进莫来石相的形成,降低烧结温度。在一定温度范围内提高烧结温度可以增大气孔率,但烧结温度超过1350℃后气孔率开始下降。保持Al_(2)O_(3)∶SiO_(2)摩尔比为3∶2,调整空心玻璃微珠添加量至1.68%(质量分数),在1350℃保温2 h烧结条件下可获得气孔率为33.23%、抗弯强度为56.41 MPa的多孔莫来石陶瓷,其耐酸碱腐蚀性能良好。     

P_2O_5-BaO-Ta_2O_5-Al_2O_3系统玻璃生成和性质

研完了P_2O_5—BaO—Ta_2O_5—Al_2O_3(当Al_2O_3为5mol％)系统玻璃生成,给出了玻璃生成领域图。研究了上述系统玻璃折射率、色散、密度、轻变温度、转化温度、热膨胀系数、热光常数和成份之间关系。测定了玻璃的红外光谱,讨论了Ta_2O_5在玻璃生成中的作用。Ta_2O_5以[TaO_6]基团进入结构网络。Ta_2O_5是中间体。     

B_2O_3-La_2O_3-BaO-(Al_2O_3、Ta_2O_3)系统的玻璃生成范围及其性质

本文研究了在三元系统B_3O_3-La_2O_3-BaO中引入不同量的Al_2O_3以后,假三元系统的玻璃生成范围和它们的析晶本领、光性的若干变化规律。结果表明随着Al_2O_3含量的增加,系统的玻璃生成范围不断扩大。尤其是贫B_2O_3边界得以扩充,析晶本领下降。还研究了在B_2O_3-La_2O_3-BaO-Ta_2O_5系统中分别固定B_2O_3的含量为30、45、50、55wt·％时,该系统的实验显示了网络修饰体离子杂化作用对玻璃析晶本领的影响。在此系统中可制得n_D为1.60～1.70,v_D为46～59的光学玻璃。     

微波和真空烧结制备La2O3掺杂Al2O3透明陶瓷

通过共沉淀法制备La2O3掺杂Al_2O_3纳米粉,粉体经压制后分别采用微波和真空烧结制备Al_2O_3透明陶瓷。结果表明:Al_2O_3粉末颗粒大小均匀,近似球形,为40~60nm;两种烧结方式制备的试样XRD图中均为α-Al_2O_3,未检测到其它相。La2O3掺杂量为1%时,随烧结温度升高,两种烧结方法得到的Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均呈上升趋势,且微波烧结陶瓷的相对密度和抗弯强度明显高于真空烧结。1500℃烧结时,随La2O3掺杂量的增加,Al_2O_3陶瓷的相对密度均先增大后减小,当La2O3掺杂量为1%时,Al_2O_3陶瓷的相对密度和抗弯强度均最大。微波烧结陶瓷的透光率明显高于真空烧结,且其断口晶粒比真空烧结明显细少。     

氧传感器YSZ陶瓷层的制备及其与Al_2O_3绝缘层的共烧

片式氧传感器在生产过程中需要对YSZ与Al_2O_3陶瓷进行叠层共烧,为保证内部多孔铂电极的功能,共烧温度不能高于1 500℃。实验采用溶剂热法制备纳米级YSZ粉体,通过调节反应温度与反应物浓度降低合成YSZ粉末的烧结温度,使其1 400℃烧结致密度达99.1%,500℃电阻率仅为11.5Ω·m;之后通过将Al_2O_3与CaO、MgO、SiO_2等烧结助剂混合方式降低Al_2O_3的烧结温度,并通过调整Al_2O_3粉体中α相与γ相的比例使其烧结收缩率与YSZ陶瓷匹配,500℃电阻率为1.3×104Ω·m。在1 400℃范围内可以与YSZ实现共烧,得到不翘曲不开裂的双层共烧陶瓷,可以达到氧传感器的制备与使用要求。     

保护气氛下反应烧结MoSi_2/Al_2O_3复合陶瓷

以金属Mo粉、Si粉和Al粉为原料,采用反应烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料,有效增强其室温韧性和强度,并揭示其电阻率随烧结温度变化规律。利用XRD和SEM分析不同温度烧结后MoSi_2/Al_2O_3复合材料试样的物相组成和微观结构;研究不同烧结温度下试样的力学和电学性能。结果表明:在氩气保护气氛下1 200℃时,MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料的各项性能较好,其显气孔率为20.7%,体积密度为4.8g/cm~3,断裂韧性值为9.72MPa·m1/2,电阻率为6.0×10~(-2)Ω·cm。所制备的MoSi_2/Al_2O_3陶瓷复合材料物相结构主要由Al_2O_3包覆MoSi_2形成的连续包覆相组成,组织结构均匀。烧结温度为1 200℃时,MoSi2导电相由弥散分布变成相互连接的网络状分布,且Al_2O_3包覆MoSi_2导电相的包覆层变薄,包裹的MoSi_2颗粒之间易于突破包覆相而互相连通,有助于降低电阻率。     

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维热退化过程的研究

Al_2O_3-SiO_2系多晶耐火纤维是高温工业炉的高效绝热和节能材料,又是金属基和陶瓷基复合材料的增强材料。但是,要合理选择和使用这类材料,必须了解其在加热过程中的性能劣化过程。为此,作者自制了三种不同 Al_2O_3 含量的 Al_2O_3-SiO_2 系多晶耐火纤维,即 A_(72)(Al_2O_3 71.60%,SiO_2 27.60%)、A_(80)(Al_2O_3 80.50%,SiO_219.10%)和 A_(95)(Al_2O_3 94.70%,SiO_2 4.9%)。将三种纤维分别制成毡样,在     

添加SiO2,Al2O3等的PTC BaTiO3陶瓷的物质传递与晶粒生长

本文采用“同心圆”式试样,观察 SiO_2、Al_2O_3等添加物对 PTC BaTiO_3陶瓷的物质传递及晶粒生长的影响,实验结果证实了添加 SiO_2、Al_2O_3等的 PTC BaTiO_3陶瓷,呈现出液相烧结的特征。实验结果表明:(1)液相烧结中的物质传递,除了与液相量等有关之外,还与该温度下液相传递通道(晶界数量)等因素有关。(2)SiO_2、Al_2O_3等添加物能有效地抑制 PTC BaTiO_3陶瓷的晶粒生长。     

基于高温熔凝法Al_2O_3/ZrO_2/YAG共晶陶瓷显微组织演变规律

作为超高温结构材料,共晶氧化物陶瓷的力学性能和显微组织密切相关。采用高温熔凝法制备Al_2O_3/ZrO_2/YAG共晶陶瓷体,研究熔体温度和结晶种子对凝固组织影响规律,运用经典形核机制和Jackson-Hunt共晶生长模型探讨了凝固组织的演变机理。研究表明,随着熔体温度升高(1750~2000℃),凝固体物相组成从α-Al_2O_3,c-ZrO_2和YAG转变为α-Al_2O_3,c-ZrO_2和亚稳相YAP。凝固组织依次经历:非共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG、不规则共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG、纳米纤维状共晶Al_2O_3/ZrO_2/YAG和复杂粗大的亚稳复合陶瓷Al_2O_3/ZrO_2/YAP。分析表明,凝固组织的演变源于异质晶核点不断钝化导致形核过冷度和凝固路径改变,所以合理选择熔体温度和结晶种子是共晶组织调控的关键。     

劣质高岭土在光学玻璃坩埚制造中的使用

本文主要概述了劣质耐火材料—苏州机选二号高岭土(以下简称为机2~#)在制作熔炼光学玻璃坩埚使用过程中的一些问题。1.针对机2~#高岭土氧化铝含量低的缺陷,在坩埚熟料砖配方中去除了低熔点的长石和粘土以保证其中Al_2O_3的百分含量稳定在38％左右,这对于提高坯体中莫来石晶相,增加抗侵蚀性能是有利的。2.由于各类光学玻璃不同化学组成对耐火材料侵蚀情况有所不同,因此用机2~#高岭土熟料砖制成的坩埚比较适用干冕牌及钡冕玻璃的连续回用。所熔玻璃气泡条纹AB级比例占80%左右,在我厂生产实践中取得较好效果。3.低熔点长石和粘土的去除,将会影响坯体的烧结,因此在使用过程中要适当调正熟料颗粒级配,适当增加细颗粒比例,降低粗颗粒含量。使熟料粒度保持在大(32～34)%,中(l4～16)%,细(50～52)%,相应提高烧结温度,以进一步改善烧结性能。     

用碳热还原法合成镁铁铝复合尖晶石

使用电熔镁砂、板状刚玉和分析纯氧化铁为原料,在1550℃埋石墨条件下高温烧成直径为20 mm厚10 mm的试样。使用X射线衍射仪分析试样的物相组成,使用Highscore Plus软件拟合试样中物相的衍射峰,根据特定晶面的晶面间距计算镁铁铝复合尖晶石的晶格常数和晶胞体积;用重铬酸钾容量法测试试样中氧化亚铁的含量;用扫描电子显微镜分析试样的微观结构;进行热力学计算阐述了镁铁铝复合尖晶石的生成机理。结果表明:制备的两种不同形貌的镁铁铝复合尖晶石,其晶格常数和晶胞体积均比标准卡片中MgO·Al_2O_3的大且其XRD谱中主强峰向左偏移;少量的MgO和Al_2O_3被C还原生成镁蒸气和铝蒸气,与CO和O_2发生气相沉积反应生成了针状MgO·Al_2O_3,高温下的液相促进了Al_(15.99)Mg_(7.64)Fe_(0.37)O_(32)相的生成。大量MgO与Al_2O_3反应生成了粒状MgO·Al_2O_3,Fe2+和Fe3+扩散进入MgO·Al_2O_3晶体内生成了Mg_(8.13)Al_(14.25)Fe_(1.13)O_(32)相;用重铬酸钾容量法测出,试样中FeO的含量为2.38%。     

千埃级微孔玻璃的制备

用 Na_2O-CaO-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系玻璃以制备微孔玻璃。微孔玻璃的孔径大小、分布和比表面与原始玻璃的组成、分相热处理温度和时间、热历史等因素有密切的关系,控制这些因素可以制成孔径为50～3000(?)、比表面为10～150m~2/g 的微孔玻璃。     

莫来石催化剂载体

将粘土置于一定温度下煅烧,使其不形成真正莫来石,将所得之产物用碱水沥滤以除去硅并煅烧成结晶莫来石。粘土最好是高岭土,初温选择800～1100℃,终温最好在1050℃以上。在pH3～5时从沥滤产物中洗除碱离子。粘土在煅烧前最好经喷雾干燥成微球、压成丸或蜂巢结构。沥滤最好能供给下列克分子比率:即Al_2O_3:SiO_2为1.5左右。能获得分子比率低于1.5     

生物玻璃涂层与氧化铝瓷基体的界面反应

对含高钠、高钙的玻璃涂于 Al_2O_3瓷试样表面进行了红外光谱分析,对其断面进行电子探针分析,证实了这种玻璃与 Al_2O_3瓷在高温下迅速反应,Al_2O_3中的 Al~(+3)离子和玻璃中的 Na~+离子互相扩散。     

Al2O3/B4C复相陶瓷制备及其韧化机理的研究进展

Al_2O_3/B_4C作为一种优良的结构部件,在工业及国防领域都具有广阔的应用前景。简要论述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种常用制备方法,如自蔓燃高温合成、无压烧结法、热压烧结法、机械合金化法等;重点综述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种增韧方式及增韧机理,并简述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的应用;最后,指出了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的研究不足之处以及下一步的研究动向。     

Al_2O_3-H_2O纳米流体布朗运动实验研究

使用VIC-2D、m ATLAB、Linksys32、Image-Pro Plus和Origin8.5等软件,以Al_2O_3-H_2O纳米流体为实验材料,分析降温过程中粒径(50、100、500nm)和浓度(0.01%、0.05%、0.1%)不同时其内部颗粒的布朗运动并验证其随机性,总结降温过程中单个Al_2O_3-H_2O纳米颗粒团聚体的运动轨迹、速度以及Al_2O_3-H_2O纳米颗粒团聚体的表面积、直径随时间和温度的变化关系。结果表明:显微镜整个视野范围内纳米流体的平均、最大直径和平均、最大面积分别随时间、温度的变化近似服从正弦分布;降温速率相同时,不同粒径和质量分数的Al_2O_3-H_2O纳米流体呈现最佳分散性的时刻与温度各不相同。该实验结果为后人探究完善纳米流体的布朗运动提供了一定的参考数据和理论依据,甚至对全面系统地表征纳米流体的微观结构、建立其热物理参数和热学特性测试的标准化仪器、规范和测试条件也是必要的。     

稀土氧化物La2O3/Y2O3增韧补强ZTA陶瓷材料及其耐磨性能研究

针对单一相ZrO_2增韧Al_2O_3(ZTA)陶瓷在提高韧性的同时不能合理兼顾其耐磨性能,利用稀土氧化物能促进复合陶瓷材料热压烧结的工艺特点,将La_2O_3/Y_2O_3添加到ZTA陶瓷材料中,XRD衍射图谱表明:La_2O_3/Y_2O_3的添加可以有效阻碍ZrO_2不稳态晶型相变,促进介稳态t-ZrO_2的形成。当添加量为4%(质量分数)时,烧结后晶粒分布最为均匀,致密程度高,其维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性分别比相应未添加稀土氧化物的ZTA材料提高了8%、21%、33%,且La_2O_3与Al_2O_3会发生原位反应生成片状LaAl_(11)O_(18),这种片晶不仅可以阻碍Al_2O_3、ZrO_2颗粒长大,还可通过晶粒拔出等增韧机制提高材料韧性。摩擦磨损试验结果表明:稀土氧化物的添加能提高ZTA陶瓷材料的耐磨性能,添加量为4%时其磨损率最低。