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SHS技术在空间科学实验中,特别是在空间制备材料中的应用

江国健 , 庄汉锐 , 王本民 , 张擎雪 , 李文兰 , 张宝林 , 李懋滋

材料导报

论述了自蔓延高温合成(SHS)技术在空间制备材料中的应用,着重讨论了该技术的应用现状、存在问题和解决途径.

关键词: 自蔓延高温合成 , 微重力 , 材料制备

“化学炉”技术及其在空间科学实验中的应用

江国健 , 庄汉锐 , 张擎雪 , 李文兰 , 张宝林 , 王锦昌 , 李懋滋

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2001.03.001

论述了自蔓延高温合成(SHS)化学炉的形成、特点及其在空间实验和材料制备中的应用，着重讨论了该技术的应用现状、存在问题和解决途径。

关键词: 自蔓延高温合成 , 微重力 , 化学炉

本文探索了以自蔓延高温（SHS）法合成并经抗水化处理的AlN粉为原料，添加YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃的AlN陶瓷的低温烧结.研究表明，YLiO₂－CaF₂／YLiO₂－CaCO₃是有效的低温烧结助剂，添加5wt％YLiO₂和0．5wt％CaF₂。，在1675℃下保温6h可得到密度为3．29g／cm³、热导率为97w／m.K的中等性能的AlN陶瓷.同时对YLiO₂-CaF₂、YLiO₂－CaCO₃两种添加剂系统进行了对比研究．结果表明，在同样的烧结条件下，前者对AlN陶瓷的低温烧结更为有利．

关键词: AlN陶瓷 , null , null , null

氮化硅流延膜的制备

陈殿营 , 张宝林 , 庄汉锐 , 李文兰

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2003.06.018

流延成型是一种制备高质量陶瓷基片的成型方法.氮化硅是一种高热导率的材料,有望在电子基片领域获得应用.本文利用流延成型制备了具有较好柔韧性和一定强度的氮化硅流延素坯膜.研究了无水乙醇、无水乙醇/丁酮作为溶剂时对浆料粘度的影响.通过优化流延浆料添加剂的各种配比,得出了适合氮化硅粉体(SN-E10)流延的最佳配方.

关键词: 流延成型 , 氮化硅 , 基片

Y-α/β-sialon的气压烧结

张宝林 , 庄汉锐 , 徐素英 , 李文兰

无机材料学报

研究了Ｓｉ_３Ｎ_４粉末粒度、相组成、ＡＩＮ粉末的粒度及分阶段烧结工艺对气压烧结α／β－ｓｉａｌｏｎ的致密化、产物相组成和力学性能影响．采用三阶段保温烧结（１７００℃，１ｈ，１８００℃，１ｈ及１９５０℃，１．５ｈ）减少了Ｓｉ_３Ｎ_４与液相在高温反应促进了材料致密．适当的烧结工艺下及用适当的埋粉；细ＡｌＮ原料有利于材料致密．细Ｓｉ_３Ｎ_４原料（０．３μｍ）中氧杂质增加导致复合材料中α－ｓｉａｌｏｎ相减少．实验中采用β－Ｓｉ_３Ｎ_４原料时，产物中没有发现α－ｓｉａｌｏｎ．当Ａｌ_２Ｏ_３添加量发生较小变动时（如从３．７ｍｏｌ％变为５．１ｍｏｌ％），产物显微形貌发生明显变化．当以ＹＡＧ代替等量的Ａｌ_２Ｏ_３和Ｙ_２Ｏ_３作为添加剂时，产物中含有更丰富的长柱状β－ｓｉａｌｏｎ晶粒，１３００～１９００℃相动力学过程研究表明：ＹＡＧ延缓α－ｓｉａｌｏｎ的生成．较少的α－ｓｉａｌｏｎ空间限制及较多的液相促进β－ｓｉａｌｏｎ晶粒的生长．

关键词: α/β-sialon , gas-pressure sintering , phase compositions , microstructure , mechanical properties

AIN陶瓷氧化行为的研究

许昕睿 , 严伟林 , 庄汉锐 , 李文兰 , 徐素英

无机材料学报

探索了AIN陶瓷在不同烧结气氛、湿气及不同温度下的氧化行为和机理.结果表明:湿气的存在显著地影响了AIN陶瓷的氧化行为,1225℃,AIN陶瓷在湿氮气、湿氮气:氧气=10:1及湿空气条件下的氧化遵循抛物线性规律,而干空气条件下遵循线性规律;空气中氧化时,AIN陶瓷的氧化曲线在1100～1300℃表现为线性,当温度超过1300℃时,氧化曲线表现出抛物线性的规律,其线性氧化过程的反应活化能为233kJ/mol.

关键词: AIN陶瓷 , oxidation behavior , linear rate law , parabolic rate law

低温燃烧合成 Al₂O₃-LaPO₄复合粉体及其陶瓷性能研究

龚国良 , 张宝林 , 李文兰 , 庄汉锐

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00065

以Al(NO₃)₃、LaPO₄和柠檬酸为原料, 采用低温燃烧方法合成Al₂O₃-LaPO₄复合粉体. 在相同热压烧结条件下, ALC50(采用燃烧法合成的复合粉体)相对密度比ALM50(采用球磨混合的复合粉体)提高2.5%, 达到98.5%. 断口形貌分析显示ALC50中晶粒(平均0.56μm) 明显比ALM50中晶粒(平均1.74μm)细化. ALC50的强度、韧性分别比ALM50增加11.1%、11.2%, 而硬度基本相同. 由于弱界面的增加, ALC50钻孔速率比ALM50提高近50%.

关键词: 燃烧合成 , Al2O3-LaPO4 composite powders , mechanical properties , machinability

影响气压烧结Y-α/β-sialon基本因素的研究

张宝林 , 庄汉锐 , 徐素英 , 李文兰

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2002.06.001

研究影响气压烧结α/β-sialon复相材料相组成、显微结构及力学性能的基本因素.采用三阶段气压烧结α/β-sialon工艺,能有效控制气相分解产物生成,消除样品鼓泡现象,而有利于致密化.研究了Si3N4粒度及相组成、AlN粒度对气压烧结α/β-sialon的烧结、相组成、显微结构及力学性能产生的不同程度影响.细Si3N4原料因氧含量增加,使相组成向β相方向偏移;较细的AlN原料有利于烧结致密化和材料性能的提高,但要防止样品鼓泡现象;较粗的AlN原料因为增加瞬时过饱和度而使材料中出现明显晶粒异常长大现象,而使显微结构部分晶粒粗化.埋粉中添加适量AlN可以有效地消除样品鼓泡,但埋粉中AlN添加量过多,样品失重增大,微气孔增加.

关键词: α/β-sialon , 气压烧结 , 原料特性 , 显微结构 , 力学性能

添加β-Si₃N₄棒晶对氮化硅陶瓷力学性能的影响

陈殿营 , 张宝林 , 庄汉锐 , 李文兰

无机材料学报

将由自蔓延燃烧合成法制备的β—Si₃N₄棒晶加入到α-Si₃N₄起始原料中,研究了热压烧结氮化硅陶瓷力学性能的变化.随棒晶添加量的增加,材料的韧性提高,抗弯曲强度下降.与不加棒晶相比,加入8wt％的β-Si₃N₄棒晶可使陶瓷的韧性从4.0MPa·m^1/2提高到6.7MPa·m^1/2.断口形貌和压痕裂纹的显微结构观察表明,韧性的提高源于长柱状晶粒的拔出和裂纹的偏转.

关键词: β-Si₃N₄棒晶 , silicon nitride , fracture toughness