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研究了烧结温度对水基注模凝胶法成型的8%(摩尔分数)Y2O3-ZrO2材料收缩率、密度、相结构、微观组织及力学性能的影响.结果表明,随着烧结温度的提高,收缩率变大,密度提高.烧结温度较低时,有少量单斜氧化锆相脱溶出来,1600℃×4h烧结时,变为单一立方荧石结构,且晶界平直,晶粒发育较好,抗弯强度高达250MPa.

关键词: 烧结温度 , 水基注模凝胶 , 微观组织 , 抗弯强度

Al2O3(YAG)/LaPO4层状陶瓷复合材料研究

仝建峰 , 陈大明 , 刘晓光 , 李宝伟

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.03.034

选择Al2O3(YAG)作为基体片层材料,LaPO4作为界面层材料,采用凝胶注模成型技术制备出基体层材料的坯片,然后在基体层坯片上采用浸渍或喷涂工艺附着界面层材料,最后将坯片叠置于模具中热压烧结.制备的陶瓷复合材料微观结构均匀,基体片层厚度为110-150μm,界面层厚度为10～30μm,实测层厚比为11.重点研究工艺参数及界面层成分对层状陶瓷复合材料室温性能的影响.结果表明,氧化物基层状陶瓷复合材料的抗弯强度比基体材料略有下降,但室温断裂韧性达到了13.52MPa·m1/2,是基体材料断裂韧性的3倍.对比氧化物基层状陶瓷复合材料与基体材料在断裂过程中裂纹扩展路径的差异.

关键词: 氧化铝 , 钇铝石榴石 , 磷酸镧 , 层状陶瓷 , 复合材料

稀土Lu2O3对氮化硅陶瓷性能的影响

仝建峰 , 李宝伟 , 王岭 , 陈大明

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.001

以稀土氧化物Lu2O3作为单一添加剂,研究了稀土氧化物的添加量对氮化硅在相变过程密度、力学性能的影响规律.指出了氮化硅粉体的α→β相变率与稀土氧化物的添加量、粉体的热处理温度之间的关系.研究表明:加入Lu2O3添加剂后,β-Si3N4相的比率随着温度的升高呈明显上升趋势,当热处理温度达到1750℃时,β-Si3N4相的比率几乎接近或达到100％.随着Lu2O3含量的增加,在烧结过程中所形成的液相量随之增多,相对密度随之提高.随Lu2O3添加量的增加,试样的抗弯强度也增大,在10％时达到峰值,抗弯强度为1259.90MPa;氮化硅陶瓷的硬度随Lu2O3添加量的变化规律与抗弯强度的变化规律相似.Lu2O3含量在10％时,试样的断裂韧性值达到最大,为6.277MPa·m1/2.

关键词: 氮化硅 , 氧化镥

以MgO为助剂β-Si3N4晶种的制备与表征

仝建峰 , 钟凌生

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.06.019

在自增韧陶瓷的致密化过程中,添加β-Si3N4品种有利于长柱状晶的形成与生长,可以改善陶瓷的强度和韧性;以MgO为添加剂,通过对原始Si3N4粉进行热处理,制备出转相充分、具有柱状形貌β-Si3N4晶种.重点研究了MgO对氮化硅相变和晶种形貌的影响.实验结果表明在MgO添加量在1.5wt%和2wt%时,在1750℃下热处理2小时能得到β相含量95%以上和具有大长径比的β-Si3N4晶种.

关键词: Si3N4 , 晶种 , MgO

Al2O3对YSZ电解质材料的制备及性能的影响

刘晓光 , 陈大明 , 仝建峰 , 李宝伟

稀有金属材料与工程

文研究了Al2O3掺杂YSZ料浆的流变性质,并采用水基注模凝胶法制备大尺寸薄片材料,对其微观组织进行分析,并对力学性能和电性能进行测试.结果表明,Al2O3的掺入大大降低了YSZ料浆的粘度,改善了YSZ料浆的可浇注性.另外,Al2O3与ZrO2在1600℃烧结不发生固溶反应,主要作为第二相分布在晶界和晶内.少量Al2O3的掺入不仅可以提高YSZ的抗弯强度和断裂韧性,而且可以提高YSZ的电导率.Al2O3含量为1%时,1000℃时电导率达到最大值0.15 S/cm.

关键词: 水基注模凝胶 , 大尺寸 , 薄片 , 电导率

氧化铝陶瓷凝胶注模成型凝固动力学研究

仝建峰 , 陈大明 , 李宝伟 , 黄浩

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.03.011

凝胶注模成型(Gelcasting)是一种近净尺寸陶瓷成型工艺,它是通过高分子聚合物自由基聚合反应来实现陶瓷料浆的原位固化的.通过建立料浆温度与凝固时间的曲线,来研究陶瓷料浆的凝固动力学,是简便可行的研究方法,结果表明:"驰豫时间"可以成功地描述陶瓷料浆的凝固过程.在Al2O3陶瓷料浆Gelcasting成型工艺条件优化的基础上,制备出了气孔分布均匀的Al2O3坯体.

关键词:

水基凝胶注模坯体的排胶工艺研究

刘晓光 , 仝建峰 , 李宝伟 , 陈大明

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.01.011

研究了排胶工艺的影响因素,以及水基凝胶注模坯体排胶后的微观组织及气孔分布情况.结果表明,升温速率、保温时间、坯体厚度及表面积均对排胶过程有很大影响.结合DTA-TG曲线,分析排胶过程中物理化学变化,并比较几种成型法坯体的排胶工艺.

关键词: 排胶工艺 , 水基凝胶注模 , 微观组织 , DTA-TG

固相含量对氧化钇稳定氧化锆性能的影响

刘晓光 , 李国军 , 仝建峰 , 陈大明

功能材料

主要研究料浆固相含量对氧化钇稳定氧化锆料浆流变性质,以及YSZ的微结构、密度和强度的影响规律,并分析讨论其原因.结果表明不同固相含量的氧化钇稳定氧化锆料浆表现为剪切变稀的特征,随固相含量增加,坯体密度增加,强度降低,而烧结体密度是先增加后减少的,固相含量为53%(体积分数)时,坯体比较均匀,气孔少.

关键词: 固相含量 , 流变性质 , 水基注模凝胶 , 氧化钇稳定氧化锆 , 水基料浆 , 气孔

SPS制备致密碳化硼陶瓷的结构及性能

王岭 , 陈大明 , 张虎 , 仝建峰

稀有金属材料与工程

以富硼碳化硼粉体为原料,采用放电等离子烧结(SPS)制备致密碳化硼陶瓷体,研究了SPS工艺对碳化硼陶瓷结构和性能的影响.结果表明,SPS烧结工艺可以低温快速烧结得到致密度达到99.7%的碳化硼陶瓷体,烧结温度和烧结时间对碳化硼的致密度和晶粒尺寸都有影响.烧结过程中样品晶粒表面产生玻璃相,玻璃相的存在使碳化硼断裂机制由穿晶断裂过渡为沿晶断裂,有助于提高材料断裂强度和断裂韧性.SPS制备的致密碳化硅陶瓷材料具有良好的力学性能,其中致密度达到99.6%,抗弯强度达到550.1 MPa,硬度39.52 GPa.

关键词: 碳化硼 , SPS , 致密度 , 断裂机制