陶瓷材料新术语诠释(十六)

脉冲电流烧结是上世纪80年代末、90年代初发展起来的一种新型快速烧结技术。由于它以脉冲电流作为烧结的动力源,通过脉冲电流对样品加热使其烧结,可以称为脉冲电流烧结技术。     

国内放电等离子烧结技术的研究进展及展望

放电等离子烧结(SPS)技术是一种快速、低温、节能和环保的材料制备新技术。文章简要介绍SPS的基本概念、发展概况、烧结机理和特点,较详细叙述利用SPS工艺在研究开发功能梯度材料、特种陶瓷、电磁材料、硬质合金和纳米材料等方面的最新进展。展望了SPS技术的发展前景。     

快速烧结在耐火材料行业的应用前景

分析了快速烧结的理论依据,介绍了微波烧结和放电等离子烧结等快速烧结工艺的烧结原理和特点,指出快速烧结工艺在节能降耗,提高生产效率和改善材料性能等方面有潜在优势,有望在耐火材料行业得到开发应用。     

放电等离子烧结（SPS）技术烧结致密AlN陶瓷

利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝,不加任何添加剂,在1800℃的烧结温度、25MPa的压力下,仅保温4min,就可达到99％的理论密度,SEM表明试样内部晶粒细小,结构均匀。实验表明,SPS技术可实现快速烧结。     

TiB2陶瓷的放电等离子烧结

利用放电等离子烧结技术制备TiB2陶瓷。分析了烧结温度、保温时间和升温速率对烧结体致密度及显微结构的影响。实验结果表明：随着烧结温度的提高，烧结体的致密度及晶粒大小均增加。延长保温时间，样品的晶粒有明显长大。提高升温速率，有利于抑制晶粒生长，但样品的致密度降低。在TiB2的烧结过程中，存在颗粒间的放电。在烧结温度为1500℃，压力为30MPa，升温速率为100℃／min，真空中由SPS烧结制备的TiB2陶瓷相对密度可达98％。     

放电等离子烧结技术制备熔融石英陶瓷

以熔融石英陶瓷粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了熔融石英陶瓷材料。文章讨论了SPS方法制备熔融石英陶瓷材料的烧结行为和烧结机理,计算了熔融石英陶瓷的析晶温度并与实际测试结果进行了比较。结果表明:利用SPS方法,在短时间内其析晶温度在1150℃以上,且烧结温度为1150℃时,材料的致密度达到了99.7%,熔融石英的烧结是表层熔融烧结机制,烧结过程中压力对致密度的提高贡献很大。     

放电等离子烧结AlN陶瓷

研究了放电等离子烧结氮化铝陶瓷的过程。通过对比掺与不掺烧结助剂的氮化铝陶瓷的两种烧结过程，指出了烧结助剂在放电等离子烧结氮化铝陶瓷过程中的作用。利用放电等离子烧结技术烧结氮化铝，在加Y2O3-Li2O-CaF2作为烧结助剂，1700℃的烧结温度，25MPa的压力下，仅保温5min，得到相对密度为97．3％的AlN陶瓷。SEM表明试样内部晶粒细小，结构均匀。实验表明：放电等离子烧结技术可实现快速烧结。     

放电等离子烧结氮化铝透明陶瓷的研究

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering，SPS)技术烧结氮化铝，在不加任何添加剂的条件下，1800℃，4～20min烧结制备了透明的氮化铝陶瓷。XRD，SEM，EPMA和TEM等测试结果表明，制备出的氮化铝陶瓷纯度较高、晶粒细小、结构均匀，具有良好的透光性能。充分说明SPS技术可应用于透明陶瓷的制备。与此同时，测试结果显示，AlN陶瓷中还含有少量的缺陷，包括位错、层错、气孔、第二相包裹体，这些缺陷无疑会对陶瓷的透光性能产生一定的影响。     

放电等离子烧结工艺制备Ti2AlC材料的研究

以元素粉钛、铝、碳为原料，采用放电等离子烧结工艺在1100℃的温度下成功地制备了高纯、致密Ti2AlC材料。合成材料的x-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析的结果表明：多晶体Ti2AlC形貌为板状结晶，晶粒大小平约为20μm，厚度在3—5μm。     

硅化镁热电材料的放电等离子反应烧结

硅化镁(Mg2Si)是一种窄带隙n-型半导体,具有高的电导率和低的热导率且无毒无污染、耐腐蚀,是很有潜力的环境友好型中温域热电材料.实验用高纯镁(Mg)粉和硅(Si)粉,系统研究了放电等离子烧结制备Mg2Si热电材料的工艺过程.测试了样品的密度.用X射线衍射、场发射扫描电镜表征了样品的相组成和显微结构.结果表明:Mg,Si完全固相反应的温度为823K,适度过量的Mg含量对纯相Mg2Si的获得非常重要.823K,250MPa,30min条件下制各样品的相对密度达到97%,但样品表面容易产生裂纹.经823K,6MPa,10min完全反应的Mg2Si在1 023 K,20 MPa,10 min条件下进行二次烧结,获得了结构均匀、相对密度为98T的Mg2Si块体热电材料.     

脉冲电流加热条件下原子的扩散研究

脉冲电流热加工(pulse electric current heat treatment,PECHT)具有低温、快速的特点。研究了脉冲电流烧结过程中温度和脉冲比对Fe烧结体性能的影响,并与相同温度、压力和保温时间下辐射加热热压烧结的Fe烧结体进行了比较。结果表明：脉冲电流烧结在较低温度下样品就能获得更高的致密度。脉冲比(ON／OFF)对烧结有很大影响,说明脉冲电流加热促进了颗粒之间的原子扩散。同时,脉冲电流加热烧结和辐射加热烧结过程中Al2O3和Cu的收缩曲线也为脉冲电流加热条件下扩散加强提供了佐证。2种加热条件下接触线之间原子扩散的研究表明：脉冲电流加热促进了原子的扩散。     

纯B4C和掺碳B4C的烧结机制

研究了中位粒径为0．42μm的纯B4C和掺碳B4C的烧结致密化过程。根据烧结温度和保温时间对线收缩率的影响。得出了它们的烧结动力学方程;由特征指数n值对比研究了它们的烧结致密机制。纯B4C的烧结致密机制为体扩散和晶界扩散,而掺碳B4C的烧结机制主要为晶界扩散,因此,掺碳对B4C起到了活化烧结的作用,在2160℃烧结45min,掺碳B4C烧结后相对密度大于90％,掺入的碳除了固溶于B4C晶格中之外,其它均以游离石墨形式存在,不形成新相。掺碳还导致B4C晶粒尺寸大大减小。     

卤化银感光材料的现状和未来以及学会的作用

接着以前的几篇文章，作者从光吸收、潜影形成效率、最小潜影中心的尺寸以及材料储存期的稳定性角度，分析了卤化银感光材料已达到的性能现状．潜影形成的效率取决于由吸收的光子产生的量子产率、敏化中心对电子的俘获和光电子与正空穴间的复合．可以肯定，感光材料的性能提高尚有很大的余地．依据上述的考察及其与静态数字照相的比较，可预测未来世界的卤化银感光材料生产的发展会趋缓．有一点应清楚，感光科学与技术彼此间已互动促进了许多年，生产出了高精细、高复杂的感光材料，此类科学与技术不是一些后来者能轻而易举超越的，而且它们所取得的各项进展无不依赖于感光科学和技术学会的种种活动．     

半透明氮化硅陶瓷的放电等离子烧结制备及性能

用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术,以质量分数(下同)为9%氮化铝(A1N),3%氧化镁(MgO)为烧结助剂,在1850℃烧结5min,成功制备了半透明氮化硅(Si3N4)陶瓷.半透明Si3N4陶瓷在中红外波段表现出良好的透过率,最大透过率为66.4%.SPS的快速致密化过程保证了烧结体具有良好的晶体结构,有利于提高透过率.SPS快速的烧结过程和A1N和MgO的加入能够有效抑制烧结过程中Si3N4陶瓷由α相向β相的转变,是制备光学性能良好的Si3N4陶瓷的关键.报道了半透明Si3N4陶瓷的其他性能.光学性能与其他性能的结合,势必大大拓宽Si3N4陶瓷的应用领域.     

放电等离子制备Ti3AlC2/TiB2复合材料及性能

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备了Ti3AlC2/TiB2复合材料,并研究了复合材料的性能.研究表明:在1 250℃,30MPa烧结8min,可以获得相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料性能,当TiB2含量为30%(体积分数,下同)时,Ti3AlC2/30%TiB2复合材料的Vickers硬度达到10.39GPa,电导率为3.7×106 S/m;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2.用电子显微镜对复合材料的显微结构分析表明:Ti3AlC2/TiB2复合材料的晶粒为层状结构.     

燃烧合成AlN粉体的放电等离子烧结及其导热性能

利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺研究了燃烧合成法制备的2种具有不同形貌的AlN粉以及1种碳热还原氮化法制备的市售亚微米级AlN粉的烧结性能、致密化机理以及导热性能。结果表明:燃烧合成法制备的AlN纳米晶须状粉末具有与亚微米级标准市售AlN粉末同样优异的烧结性能,都能够在无烧结助剂情况下在1600℃的较低温度下烧结致密。在烧结过程中,由于燃烧合成AlN粉自身的高化学活性和SPS产生的等离子体活化作用,使得AlN粉以自身的分解-再结晶-凝聚机制进行致密化,导致晶界强度很高,断裂时以穿晶断裂为主;而在市售AlN粉末烧结过程中以表面扩散机制致密化,在晶界处形成了AlON相,降低了晶界强度,因此以沿晶断裂为主。AlN原料的氧含量对热导率的影响很大。由于燃烧合成AlN粉体的氧含量较碳热还原法制备的市售AlN粉体略高,导致其烧结试样热导率略低。     

放电等离子烧结制备Ca3Co4O9陶瓷及其电学性能

采用化学共沉淀与放电等离子烧结相结合的方法制备了Ca3Co4O9陶瓷.通过X射线衍射,红外光谱仪,扫描电镜等表征手段,探讨了Ca3Co4O9的形成过程,研究了不同制备工艺对陶瓷的物相,显微结构和性能的影响.实验结果表明共沉淀前驱物800℃预烧6 h或8 h后,再经放电等离子850℃,压力30 MPa下烧结5 min,可以获得纯相Ca3Co4O9陶瓷;800℃预烧6 h的烧结体密度为4.53 g/cm3,800℃预烧8 h的烧结体密度为4.78 g/cm3;前驱物预烧8 h后再经放电等离子烧结的块体具有较好的电学性能.700℃时,电阻率为8.30×10-5 Ωm,Seebeck系数为182μV/K.电导率和Seebeck系数在目前Ca-Co-O材料中是较高的.     

复合材料挖补修理技术研究现状与发展趋势

复合材料在航空器上的大量应用导致了对高效可靠的复合材料结构维修技术的迫切需求。针对挖补修理这一先进的复合材料结构修理技术,首先给出了复合材料挖补修理技术体系;分析总结了挖补修理各个关键技术环节的研究现状;最后对挖补修理技术存在的问题及未来的发展方向进行了展望。复合材料挖补修理技术将为设计、制造、运营等航空器全生命周期的各阶段提供技术支持,可有效提高航空器的安全性和降低成本。     

双极膜制酸制碱电流效率的测定

双极膜制酸碱的电流效率是反映双极膜性能的重要参数，它主要取决于双极膜阴，阳膜层对离子的选择性。本文设计了测试双极膜阴、阳膜层对离子的选择性和制酸制碱电流效率的简单、可靠方法，并用该方法完成了自制双极膜和上海产异相双极膜电流效率的测试实验。