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V2O5与Al2O3复合改性CaSiO3陶瓷的烧结性能与微波介电性能

汤雨诗 , 马晓飞 , 李登豪 , 王焕平 , 雷若姗 , 杨清华 , 徐时清

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150508.001

为降低CaSiO3陶瓷的烧结温度,通过在CaSiO3粉体中添加1wt%的Al2O3以及不同量的V2O5,探讨了V2O5添加量对CaSiO3陶瓷烧结性能、微观结构及微波介电性能的影响规律.结果表明:适量地添加V2O5除了能将V2O5-Al2O3/CaSiO3陶瓷的烧结温度从1 250℃降低至1 000℃外,还能抑制CaSiO3陶瓷晶粒异常长大并细化陶瓷晶粒.在烧结过程中,V2O5将熔化并以液相润湿作用促进CaSiO3陶瓷的致密化进程;同时,部分V2O5还会挥发,未挥发完全的V2O5将与基体材料反应生成第二相,第二相的出现将大幅降低陶瓷的品质因数.综合考虑陶瓷的烧结性能与微波介电性能,当V2O5添加量为6wt%时,V2O5-Al2O3/CaSiO3陶瓷在1 075℃下烧结2h后具有良好的综合性能,其介电常数为7.38,品质因数为21 218 GHz.

关键词: 陶瓷基复合材料 , 电性能 , 烧结 , 微波介电性能 , CaSiO3 , V2O5

三维四向编织陶瓷基复合材料改进模型及刚度预报

程震 , 石多奇 , 景鑫 , 杨晓光

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160328.009

基于对三维四向编织陶瓷基复合材料 CT 扫描结果的观察和理论分析,参考现有交织模型,建立了改进的胞元三维实体模型,较为真实地反映了材料内部的细观结构。模型内部纤维束横截面沿纤维束轴向不断发生形状和面积的周期性变化,纤维束横截面呈平行四边形、五边形交替变化,不同纤维束轴线间呈交织关系,接近材料内部纤维束间打紧后的挤压变形规律。通过测算平均纱线填充因子并配合有限元法获得了纤维束及材料的弹性性能,与试验结果符合较好。有限元仿真显示在材料单胞内,纤维束承担主要载荷,纤维束与基体的某些交界处往往会出现应力集中现象,可能是发生裂纹扩展及局部破坏的主要区域。该细观应力场的获得也为分析材料破坏机理和强度提供了基础。

关键词: 三维四向 , 陶瓷基复合材料 , 纤维束截面 , 细观模型 , 弹性常数

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