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利用低温燃烧法合成出了平均粒度为100 nm的AlN粉末,将合成的粉末采用放电等离子(SPS)技术进行低温强化烧结,研究Y2O3对烧结过程以及烧结试样特性的影响.XRD进行物相分析,SEM观察断口形貌,排水法测烧结试样的密度,激光闪光法测烧结试样的热导率.实验表明:采用低温燃烧法合成出的AlN粉末具有非常好的烧结性能,采用SPS烧结技术,40 MPa压力下,在1600℃保温4 min,就能得到非常致密的AlN陶瓷;Y2O3对纳米AlN粉末在SPS低温强化烧结过程仍有促进作用,使试样在更低的温度下烧结致密,并且晶粒更细小,从而热导率也较低;加入Y2O3的烧结试样晶界强度增加,断口中有较多的穿晶断裂形式,而不加入Y2O3的烧结试样主要以沿晶形式断裂.

关键词: AlN陶瓷 , 氧化钇 , 低温燃烧法 , 放电等离子烧结

Kanthal MoSi2 发热元件的组织结构和性能

冯培忠 , 王晓虹 , 杜学丽 , 曲选辉

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.02.012

采用XRD、SEM和EDS等分析了Kanthal MoSi2发热元件的微观组织结构和性能.结果表明:其主要组成为MoSi2、铝硅酸盐玻璃相和Mo5Si3;断裂以沿晶断裂为主,并具有一定的解理特征;基体晶粒大小约为9 μm,在基体晶粒之间分布着大小不等、呈岛状的黑色物相.MoSi2发热元件表面有一层20 μm厚,以SiO2为主,包含少量Al、Ca、Mg、Fe、Na和K的氧化物的玻璃保护膜,保护膜比较均匀平整,和基体之间界面清晰,二者结合紧密,因此具有比较高的物理和力学性能.

关键词: 二硅化钼 , 发热元件 , 组织结构

AlN粉末注射成形喂料的流变性能研究

杜学丽 , 秦明礼 , 冯培忠 , 曲选辉

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.04.009

以自蔓延法合成的AlN粉末为原料,加入5% Y2O3(质量分数,下同)为烧结助剂,选用石蜡(PW)、聚丙烯(PP)和硬脂酸(SA)粘结剂体系制成注射成形喂料,使用毛细管流变仪测定喂料的流变参数,通过线性回归分析,计算出非牛顿指数和粘流活化能.结果表明:喂料的粘度随着温度的升高以及剪切速率的增大而减小,具有较好的充模性,呈假塑性流体.在三种组分的喂料中,聚丙烯(35%)、石蜡(60%)和硬脂酸(5%)粘结剂体系与AlN粉末形成的喂料的综合流变性能最好,在160℃和526.02s-1剪切速率条件下,其粘度η,非牛顿指数n和粘流活化能E分别为277.93 Pa·s,0.5074和24.94kJ·mol-1.

关键词: 粉末注射成形 , 氮化铝陶瓷 , 流变特性 , 粘度

稀土掺杂注射成形AlN陶瓷的结构与性能

杜学丽 , 秦明礼 , 冯培忠 , 李帅 , 曲选辉

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2005.05.009

以自蔓延法合成的AlN粉末为原料, 加入5% Y2O3为烧结助剂, 选用PW∶PP∶SA=60∶35∶5的粘结剂体系, 以注射成形的方法制备了具有高热导率的、形状复杂的AlN陶瓷制品.脱脂采用溶剂脱脂与真空热脱脂相结合的工艺, 脱脂后的坯体在高温碳管炉中流动N2气氛下进行烧结.利用XRD进行物相分析, SEM观察断口形貌, 排水法测烧结试样的密度, 激光闪光法测烧结试样的热导率.结果表明: 当烧结温度在1850 ℃, 保温4 h, 得到致密度为3.28 g·cm-3, 热导率为200 W·m-1·K-1的AlN陶瓷制品.AlN中的晶界第二相主要为Al2Y4O9.

关键词: 氮化铝 , 注射成形 , 热导率 , 第二相 , 稀土掺杂

二硅化钼材料复合强韧化的研究进展

冯培忠 , 曲选辉 , 王晓虹 , 杜学丽

材料导报

MoSi2因其优异的性能而被认为是最有前途的高温结构金属间化合物,但是低的室温韧性和高温强度限制了其作为高温结构材料的应用,第二相陶瓷复合化是一种有效的低温增韧和高温补强的方法.介绍了复合强韧化MoSi2所取得的成果,着重对氧化物、碳化物、氮化物和硼化物增强MoSi2材料进行了总结和评述,最后认为多元复合化是未来研究的方向.

关键词: 二硅化钼 , 高温结构材料 , 金属间化合物 , 复合材料 , 强韧化

AlN粉末特性对AlN-BN复合陶瓷致密化的影响

秦明礼 , 杜学丽 , 李帅 , 曲选辉

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.01.016

以比表面积分别为4.26和17.4 m2/g两种AlN粉末为原料,添加5%Y2O3作为烧结助剂制备AlN-15BN陶瓷(质量分数,%),研究了AlN粉末特性对复合陶瓷致密化过程的影响.结果表明,AlN粉末比表面积对复合陶瓷致密化有重要影响,比表面积高的AlN粉末所制备的复合陶瓷致密化过程主要发生在1500～1650℃,1650℃烧结3 h后,复合材料的相对密度达95.6%,继续升高温度,对材料的密度影响不大;而低比表面积的AlN粉末所制备的复合陶瓷的致密化过程主要发生在1650～1850℃,1850℃烧结3 h,复合陶瓷的相对密度为86.4%.即高比表面积的AlN粉末有利于获得相对密度高的AlN-BN复合材料.

关键词: AlN-BN复合陶瓷 , 比表面积 , 致密化