基于冷烧结技术的陶瓷–聚合物复合材料研究进展

传统的陶瓷烧结一般需要1000℃以上的高温,烧结周期长、能耗高。高温会对界面控制、物相稳定、材料共烧等产生不利影响,因此,很难以聚合物为填料实现陶瓷–聚合物复合材料的共烧。冷烧结技术通过引入中间液相溶解–沉淀过程,实现了在≤300℃时陶瓷的快速致密化,有效解决了陶瓷与聚合物的共烧问题。从冷烧结技术的发展概况出发,介绍了冷烧结工艺及致密化机制,详细阐述了冷烧结技术在陶瓷–聚合物复合材料中的应用及发展情况,包括微波介质材料、铁电材料、锂离子电池、压敏材料、半导体材料和热电材料,并分析了冷烧结技术目前待解决的问题,对冷烧结技术的未来发展做出展望。     

BAS粘接碳化硅材料的性能

采用原位生成钡长石为烧结助剂,研究BAS/SiC复相陶瓷的低温无压液相烧结工艺,制备高致密度的陶瓷材料。通过XRD、SEM及力学试验机等研究烧结温度、BAS含量对复相碳化硅陶瓷的致密化、组织结构及力学性能的影响。结果表明:在1800℃温度下原位生成了BAS相,运用无压液相烧结法制备出了密度达到3.2g/cm3的BAS/SiC复相陶瓷;陶瓷中BAS以六方结构析出、SiC颗粒均匀分布;烧结温度不宜超过1800℃,温度过高将促使碳化硅颗粒长大,损伤陶瓷材料抗弯强度和断裂韧度;当复相BAS/SiC陶瓷中BAS质量分数为30%时,弯曲强度达到413MPa,模量达到210GPa,断裂韧度达到5.03MPa.m1/2。     

莫来石陶瓷的制备、微波介电特性及其对材料吸波性能的影响

采用热压烧结法,用SiO₂溶胶和Al₂O₃溶胶制备的莫来石溶胶制备了莫来石陶瓷,研究了莫来石陶瓷的微波介电特性与烧结致密度之间的关系。研究表明,当莫来石陶瓷的烧结致密度从91.4%升高到97%时,其复介电常数的实部ε从3.85增加到的5.87,虚部ε″从0.04增加到0.11。当添加MgO烧结助剂后,莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部明显升高。将莫来石陶瓷作为吸波材料阻抗变换层,能够大幅度提高材料的吸波性能。这主要是由于采用的莫来石阻抗变换层的波阻抗较高,为156Ω,减小了空气与吸收层界面上电磁波的反射,使更多的电磁波进入了吸收层而被损耗。     

覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形机理研究

介绍了覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形技术的基本原理,应用变长线扫描激光烧结快速成形机对自行研制的覆膜陶瓷粉末(PCCP1)进行了烧结成形试验.对覆膜陶瓷粉末激光烧结成形动态过程进行了分析研究,并在此基础上建立了覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成形的机理模型.     

陶瓷的选择性激光烧结

选择性激光烧结是９０年代发展起来的新的制造技术，本文简要介绍了它的工作原理，着重论述了陶瓷粉末材料选择性激光烧结的过程和方法，并对与之相关的工艺参数进行了讨论。     

SPS烧结温度对ZrB_2-SiC复合陶瓷性能的影响

以放电等离子烧结法(spark plasma sintering,SPS)分别在1700℃和1900℃烧结制备Zr B2-20%Si C(ZS)复合陶瓷(分别简称为ZS1700和ZS1900),通过分析两种陶瓷的SEM、EDS、硬度、断裂韧度、高温弯曲强度、氧化增重和氧化截面等,研究烧结温度对ZS复合陶瓷微观结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:烧结温度由1700℃提升至1900℃,ZS陶瓷晶粒长大,致密度由98%提高至99.8%,硬度由12.6 GPa提高至14.7 GPa;1600℃弯曲强度由101 MPa提高至286 MPa,1800℃弯曲强度由138 MPa提高至302 MPa,高温弯曲强度显著提高;与ZS1700相比,ZS1900在1500℃空气中的氧化深度小,基体中氧渗入量较少,抗氧化性能有一定提升。     

陶瓷注射成形技术

精密陶瓷(或称新陶瓷、烧结陶瓷、高性能陶瓷等)由于具有各种优异的机械、物理性能而受到极大重视和迅速发展。由于陶瓷的硬度极高,难以切削加工,而注射成形技术最特殊的特点在于能制成形状极复杂、甚至用一般切削方法所不能加工的非对称形制品。因此,陶瓷材料与注射成形技术相结合是很值得重视的课题。 一、原理 陶瓷烧结体中原子间的互相制约强,难于变形,存在脆性破坏的因素。其破坏强度由下式表示:     

聚合物先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究进展

聚合物转化陶瓷(polymer derived ceramics,PDCs)制备技术简单,烧结温度低,可设计性强,40年来得到了极大的发展。本文综述了多孔PDCs的研究进展,包括模板法、发泡法、冷冻铸造技术、增材制造技术等制备方法;此外,还对陶瓷前驱体如聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷等分子侧链设计以调整陶瓷产物的组成、微结构、力学性能等的研究现状进行了综述;提出未来发展的方向是增材制造技术制备多孔 PDCs及陶瓷前驱体分子层面的设计。     

日本的高技术陶瓷

高技术陶瓷是９０年代人们所注目的功能材料和工程材料，是继金属，塑料之后的第三大类的材料体系，并有多晶烧结体、单晶、薄膜、纤维等结构形式。本文介绍了日本陶瓷粉体，功能陶瓷的最近发展情况。     

烧结法制备磁性磨料的实验研究

介绍了烧结法制备磁性磨料的实验过程,对影响烧结磁性磨料研磨效果的各种因素进行了实验研究,得到了各种因素的影响规律及存在的最佳值,对该技术在磁性磨料制备的应用具有重要的意义。     

微波烧结制备MoSi2 及SiC/ MoSi2 纳米复合陶瓷

采用微波烧结法制备了MoSi2和10vol%SiC/MoSi2纳米复合陶瓷。通过SiC预加热体的混合式加热法和合理的保温结构设计,实现了MoSi2低温阶段的快速升温,提高了温度均匀性。密度和力学性能测试结果表明,1 450℃保温60 min烧结工艺下,MoSi2试样的相对密度达到93.4%,断裂韧度4.5 MPa.m1/2,维氏硬度为10.53 GPa,弯曲强度为186 MPa。10vol%SiC/MoSi2试样尽管相对密度下降为90.3%,但各项力学性能均优于MoSi2试样。相比1 650℃热压烧结,微波烧结温度降低了200℃,MoSi2和SiC/MoSi2试样致密性有所下降,但力学性能有较大提高,尤其是MoSi2试样。断口扫描分析表明,微波烧结试样相对热压烧结试样基体晶粒更细,孔隙细小且分布均匀;SiC/MoSi2试样微波烧结的晶粒细化效果不如MoSi2明显。     

简讯

“快速成型粉末材料激光烧结性能和成型特性研究”项目通过技术鉴定　　中国航空工业第一集团公司于 2 0 0 1年 4月 3日组织专家对国防科技重点实验室基金项目“快速成型粉末材料激光烧结性能和成型特性研究”进行了鉴定。本项目是由中国航空工业制造工程研究所和华北工学院共同承担的。鉴定委员会认真听取了课题组的工作报告、技术报告 ,进行了现场测试、资料审查 ,观看了实物样品 ,并由主要研究人员对鉴定委员会的提问逐一作了回答。该项目将激光束展宽为细长线束并应用于激光选区烧结快速成型技术中 ,对覆膜陶瓷粉末变长线扫描激光烧结成…     

陶瓷粉末的选择性激光烧结实验研究

对陶瓷粉末的选择性激光烧结进行了实验研究。得出了烧结深度和宽度随激光功率和扫描速度的变化规律,并获得了选择性激光烧结成形的陶瓷零件。     

烧结温度对Ｓｉ３Ｎ４显微结构及性能的影响

基于凝胶分子造孔机理,通过提高凝胶注模工艺中有机单体含量,制备微多孔氮化硅陶瓷,研究了烧结温度对Si3N4微多孔陶瓷烧结体的显微结构、强度、气孔率、孔径等方面的影响.结果表明,温度升高有利于β-Si3N4晶相的生成,烧结温度为1 680℃时,氮化硅陶瓷烧结体中α-Si3N4和β-Si3N4并存,当烧结温度为1 730和1 780℃时,氮化硅陶瓷烧结体的晶相全部为β-Si3N4;陶瓷烧结体的孔径均<1μm,而且孔径分布范围较窄、较均匀;随着烧结温度的提高,陶瓷烧结体的强度单调上升而气孔率下降.     

激光烧结Al_2O_3-TiO_2陶瓷复合材料组织结构研究

利用冷等静压激光烧结复合技术制备了Al2O3-TiO2陶瓷块体。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对烧结块体的微观形貌和成分进行了分析。结果表明,利用上述方法制备的Al2O3-TiO2陶瓷没有明显的裂纹及微孔,块体的致密度高。陶瓷块体表面由互相交错的柱状晶组成,有利于防止沿晶断裂;而涂层的横截面呈典型的等轴晶结构,这种结构具有很高的韧性和强度,大大提高了陶瓷的性能。同时,探讨了激光与陶瓷材料相互作用及致密化过程,为以后的研究工作打下基础。     

高熵陶瓷研究进展

高熵陶瓷是一类新兴的陶瓷材料,因其独特的结构和性能,近年来受到广泛的关注.本文从高熵陶瓷的定义出发,通过概述固相反应法、前驱体热解法以及放电等离子烧结法等高熵陶瓷制备方法,介绍了合成高熵陶瓷的工艺流程;并且详细阐述了近年来高熵氧化物、高熵碳化物、高熵二硼化物等体系的高熵陶瓷的研究成果,对不同体系的高熵陶瓷的特点和应用前...     

氧化物陶瓷的微波烧结

利用自行研制的微波烧结装置，进行了氧化锆（Ｙ－ＴＺＰ）、氧化锆增韧氧化铝（ＺＴＡ）和氧化铝陶瓷的微波烧结实验研究。重点讨论了烧结温度、保温时间对烧结密度的影响。另外，还从烧结工艺、烧结结果等方面与常规烧结方法进行了比较。     

用于阻抗变换层的Li2O-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷制备及其微波介电特性

 采用热压和凝浇注无压烧结的方法制备了Li₂O-Al₂O3-SiO₂ 玻璃陶瓷阻抗变换层,研究表明烧结的工艺方法和参数对该玻璃陶瓷的致密度和复介电常数有很大的影响。在较高烧结温度和压力下,该玻璃陶瓷的复介电常数保持不变。降低烧结温度和压力时,能够得到一系列复介电常数在较小范围内变化的Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ 玻璃陶瓷,但复介电常数不随频率发生变化。将该玻璃陶瓷作为吸波材料的阻抗变换层后,大幅度提高了材料的吸波性能,而且其制备工艺对吸波性能也有一定的影响,可以通过改变该玻璃陶瓷的烧结条件来满足不同吸波材料设计对阻抗匹配层的多种要求。     

SPS制备ZrB2基超高温陶瓷的研究进展

本文阐述了放电等离子体烧结(SPS)技术的相关情况,介绍了ZrB<,2>基超高温陶瓷的特点、优势、性能以及国内外的SPS制备方法,探讨了不同添加剂的助烧效果以及相关机理,展望了我国ZrB<,2>基超高温陶瓷的应用前景.     

陶瓷的微波烧结

微波加热技术将使陶瓷工业发生革命性的改进。美国橡树岭国家实验室正在进行的一项研究表明,微波加热技术不但使陶瓷材料的强度高过常规烧结法产品,而且使陶瓷材料的制造时间缩短、制造成本降低。 美国橡树岭国家实验室的科技人员开发出了用微波均匀一致地加热大型的和形状不规则的陶瓷零部件的新方法。他们在真空或大气压条件下使陶瓷零部件迅速地加热到1600℃以