原始粉料对Sr0.4Ba0.6Nb2O6烧结性能与显微结构的影响

对比了以单相Sro.4Bao 6Nb2O6为原料的常规烧结试样(SBN40)以及以SrNb2O6与BaNb2O6混合物为原料的反应烧结试样(RSBN40)的烧结性能与显微结构.结果发现,RSBN40试样的致密化速率较SBN40试样较慢,试样SBN40与RSBN40密度分别在1250与1300℃达到最大,其值分别为5.21与5.27g@cm-3.此外,当烧结温度高于1250℃时,试样SBN40比RSBN40易于出现异常晶粒长大现象.     

加强无机新材料的开发 迎接新技术革命的挑战

去年十月下旬到十一月,我作为国际顾问和几位同事一起应邀参加了在日本箱根召开的“国际陶瓷发动机部件讨论会”和在美国华盛顿召开的“快离子导体陶瓷和高性能蓄电池(钠硫电池)讨论会”。会后,为了了解日本和美国在新材料与材料科学领域内的新进展,     

日本无机材料研究的现状

中国科学院无机材料科学考察组一行四人于1982年7月2日至25日赴日本的大阪、京都、名古屋、茨城、东京、仙台等地作有关无机材料科学的专业考察。参观访问了八所大学,有京都工艺纤维大学、大阪大学、名古屋大学、丰田工业大学、东京工业大学、东京大学、东北大学、防卫大学等,以及六个国立研究所(属科学技术厅或通产省),有大阪工业技术试验所、名古屋工业技术试验所、无机材质研究所、机械技术研究所、日本原子能研究所、航空宇宙技术研究所,还有六个大企业的研究发展部及其中的二个生产厂,即松下电器公司、日本特殊陶业株式会社、日立制作所日立研究所、日立制作所中央研究所、日本电子株式会社(JEOL)、东芝综合研究所及东芝陶瓷公司等。     

热压Si_3N_4的工艺与晶界相结晶化对显微结构和性能的影响

本工作采用少量Y_2O_3和Al_2O_3作为添加剂,研究了热压Si_3N_4材料的工艺因素对致密化、α→β’相变以及显微结构和强度的影响。当氮化硅原料的α/β比为9/1、比表面约为5m~2/g,在1700℃,60min或1750℃,30min即可热压到接近完全致密(显气孔率<1％);在1750℃,保温60min,密度达到最高值,抗折强度为850MN/m~2,晶粒尺寸一般小于1μm。相变显然落后于致密化的进程,但对强度没有明显影响。 本工作还进一步探讨了采用热处理方法,使晶界玻璃态结晶化。高分辨率电子显微镜技术(与英国剑桥大学合作)可以明确地观察到晶界玻璃态转化为结晶态以及微量结晶相的变化。热处理前后试样的热膨胀与导热性能的研究,也反应出这种晶界玻璃相的结晶化现象,它对改善材料的高温强度有明显作用。同时由于材料的高温热膨胀系数减小、导热系数增大,它的抗热震性能必然可以进一步得到改善。     

石墨对MgO-C耐火材料导电性能的影响

用w (C)为 97%、粒度分别 >0 .147mm和 <0 .147mm的两种石墨研究了石墨的加入量(5 %～ 2 0 %)和粒度对MgO -C砖导电性能的影响。通过扫描电镜和光学显微镜分析等手段 ,对MgO -C砖的导电机理进行了探讨 ,并提出了导电模型。结果表明 :石墨的加入量是影响MgO -C砖导电性的关键因素 ;当石墨加入量为 2 0 %时 ,MgO-C砖的电阻率为 0 .39× 10 - 4Ω·m ,低于国内外有关资料报道的数据 ;选用粒度 <0 .147mm的石墨时 ,MgO -C砖的电阻率较低。     

微、少量添加剂对高纯Y－TZP粉料烧结性能的影响

采用高纯的Ｙ－ＴＺＰ超细粉料，研究了不同种类添加剂对该高纯超细粉料等速升温烧结性能和显微结构发展的影响。实验发现：氧化钙或氧化铁加入量不大于１％（以质量计，下同），对材料的致密化过程影响不大；氧化钠的加入可明显阻碍粉料的致密化过程；氧化铜则可显著地加速粉料的致密化过程，并且这种影响在加入量为１％时十分明显。氧化钠对致密化的影响主要是由于粉料中团聚体的形成；氧化铜则因可与ＺｒＯ２形成低共熔液相而加速其致密化。氧化铜在加速材料致密化的同时，促进其晶粒的生长。此外，氧化钠和氧化铜均可破坏Ｙ－ＴＺＰ的稳定性，促使其向单斜相转变。     

氮化硅(含LiF-MgO-SiO_2)陶瓷的低温热压烧结

为了研制纤维补强氮化硅复合材料,避免纤维与基体的反应而受到损害,必须使氮化硅的热压处理温度降低到两者共存所允许的程度。添加LiF-MgO-SiO_2可以使氮化硅的热压烧结温度降低到1450℃,而致密度达到理论密度的99％以上。 本文初步探索了含LiF-MgO-SiO_2的氮化硅陶瓷低温热压烧结机理,发现它是适合于R.L.Coble提出的在热压烧结中晶界扩散蠕变过程的。考虑到气孔及模壁对有效压力的影响,同时把晶界层厚度理解为界面液相层厚度,可将该过程的方程调整为: ln(1-ρ)=-K(Wσ_A/T)t+ln(1-ρ_0)其中ρ为相对密度;K是包含有晶界扩散系数的常数;σ_A是外加压力;W是液相层厚度;t是时间;T是绝对温度。 含LiF-MgO-SiO_2的氮化硅的热压烧结实验结果与上述方程所预示的基本吻合,同时也符合于W.D.Kingery的有液相参与下的热压烧结方程。通过这些实验结果的处理,可以认为氮化硅的低温热压烧结可以用溶解-扩散-沉淀过程来说明。而当温度提高时,烧结速率的控制则逐渐从溶解-沉淀向扩散转移。同时,在氮化硅的低温热压烧结过程中,并不必须伴随有α到β氮化硅的相变。在低温热压达到致密化之后,在氮化硅试样中α相仍保留为主相。     

液相和AlN-多型体对α-Sialon形貌的影响

本文通过SEM等手段研究了热压条件下不同液相量(＜12.5wt%)和AlN-多型体(＜10wt%)对α-Sialon形貌的影响.结果表明,液相量增加可以促使α-Sialon晶粒在一定程度上发育成长颗粒.AlN-多型体的添加使α-Sialon更容易按照其本征特性发育成具有较大长径比的细颗粒.α-Sialon晶粒的生长主要由界面反应控制,但组份对原料的溶解和扩散速率的影响也会影响到α-Sialon的结晶动力学,从而形成其不同的晶粒形貌.     

新型纳米材料在环境及生物医学领域中的应用研究进展

结合中国科学院上海硅酸盐研究所近期在新型介孔纳米材料领域中取得的研究成果,简要介绍了介孔纳米材料的研究背景、制备技术及其在环境保护和生物医学领域中的应用研究进展.