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透明AlON陶瓷凝胶浇注成型及其无压烧结制备

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无机材料学报 2023年第2期38卷 193-198页

作者：靳喜海董满江阚艳梅梁波董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

透明AlON具有优异的光学和力学性能,应用前景广阔。但材料制备成本高昂,限制了其应用发展。为解决上述问题,本研究以透明AlON的凝胶浇注成型与无压烧结制备为核心目标,就AlON细粉的低温合成及其抗水化处理展开重点研究。研究发现以有机... 详细信息

透明AlON具有优异的光学和力学性能,应用前景广阔。但材料制备成本高昂,限制了其应用发展。为解决上述问题,本研究以透明AlON的凝胶浇注成型与无压烧结制备为核心目标,就AlON细粉的低温合成及其抗水化处理展开重点研究。研究发现以有机聚合物包覆AlN/Al_(2)O_(3)为原料,通过高温碳热–氮化工艺合成AlON,可有效降低AlON的合成温度,在1700℃即可合成近乎纯相的AlON粉体。所得粉体颗粒尺寸细小,在亚微米级。通过对上述粉体进行聚氨酯包覆表面抗水化处理,可大幅度提升其抗水化性能。即使历经长达72 h水中静置,也不发生明显的水解。以此为基础,通过凝胶浇注成型结合生坯的冷等静压后处理在1820~1850℃成功实现了透明AlON陶瓷的无压烧结制备。材料力学和光学性能优异,其中1850℃烧结试样在紫外–中红外波段直线透过率达到83.1%~86.2%,三点抗弯强度达到310 MPa。

关键词：透明陶瓷 AlON 粉体合成抗水化处理凝胶浇注无压烧结

低温反应熔渗工艺制备AlN-SiC复相陶瓷及其性能研究

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无机材料学报 2023年第10期38卷 1223-1229页

作者：孙小凡陈小武靳喜海阚艳梅胡建宝董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

AlN-SiC复相陶瓷力学性能好、导热性与抗高温氧化性能优异,作为纤维增强陶瓷基复合材料的基体材料具有良好的应用前景。本研究以Si-Al合金为熔渗介质,多孔C-Si_(3)N_(4)为熔渗预制体,对低温反应熔渗制备AlN-SiC复相陶瓷及其性能展开研... 详细信息

AlN-SiC复相陶瓷力学性能好、导热性与抗高温氧化性能优异,作为纤维增强陶瓷基复合材料的基体材料具有良好的应用前景。本研究以Si-Al合金为熔渗介质,多孔C-Si_(3)N_(4)为熔渗预制体,对低温反应熔渗制备AlN-SiC复相陶瓷及其性能展开研究。研究发现Si-Al合金形态对反应熔渗过程存在着重要的影响:以Si-Al合金粉末作为熔渗介质时,反应熔渗过程中在Si-Al/C-Si_(3)N_(4)界面处将原位形成一层致密的Al–O阻挡层,从而严重阻碍Si-Al熔体向C-Si_(3)N_(4)预制体内部的渗透,使反应熔渗过程难以进行;以Si-Al合金锭作为熔渗介质时,Si-Al熔体可以深入渗透到多孔C-Si_(3)N_(4)预制体内部,并通过进一步反应,原位形成致密的AlN-SiC复相陶瓷。材料性能测试表明,所得材料的力学和热学性能与其内部残余硅含量关系密切。随着残余硅含量降低,材料强度明显提升,而热导率有所下降。含质量分数4%残余硅的AlN-SiC复相陶瓷,抗弯强度达到320.1 MPa,热导率达26.3 W·m^(–1)·K^(–1),材料的强度几乎与传统反应烧结SiC陶瓷相当,并深入探讨了出现上述现象的本质原因。本研究对低温熔渗工艺制备SiCf/AlN-SiC复合材料具有重要的指导意义。

关键词：反应熔渗(RMI) AlN-SiC 机械性能热导率

渗硅工艺制备ZrB_2-SiC涂层的微观结构与抗氧化性能（英文）

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无机材料学报 2013年第10期28卷 1158-1162页

作者：周海军冯倩阚艳梅高乐董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心上海200050 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 东华大学分析测试中心上海201620

为了提高陶瓷基复合材料的抗氧化性能,分别采用气相、液相渗硅工艺制备了ZrB2-SiC涂层,利用静态氧化试验测试了ZrB2-SiC涂层的抗氧化性能,并分析了涂层的微观结构演化过程。结果表明:气相渗硅工艺制备的涂层抗氧化性能更优良,氧化试验... 详细信息

为了提高陶瓷基复合材料的抗氧化性能,分别采用气相、液相渗硅工艺制备了ZrB2-SiC涂层,利用静态氧化试验测试了ZrB2-SiC涂层的抗氧化性能,并分析了涂层的微观结构演化过程。结果表明:气相渗硅工艺制备的涂层抗氧化性能更优良,氧化试验后在涂层表面形成一层致密结构的氧化物层,有效抑制氧化性气体向涂层内部扩散,提高涂层的高温抗氧化防护能力。由于液相渗硅工艺制备的涂层存在残留硅成分和微裂纹,导致涂层高温抗氧化防护能力较差。

关键词：硼化锆复合材料抗氧化性能

SiC/SiC-哈氏合金异质连接机制及其氟熔盐腐蚀特性分析

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无机材料学报 2022年第4期37卷 452-458页

作者：王洪达冯倩游潇周海军胡建宝阚艳梅陈小武董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程研究中心上海200050 东华大学分析测试中心上海201600 中国科学院大学北京100039

以Cu-2.67Ni钎料,采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头,并研究了其在800℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散... 详细信息

以Cu-2.67Ni钎料,采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头,并研究了其在800℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散。Cr元素替代Ni元素,在焊料–复合材料界面富集并形成不连续碳化物层。高温钎焊加速Ni扩散并侵蚀SiC,低温钎焊导致焊料熔融不充分。钎焊过程中的元素扩散改变了哈氏合金的组成,导致其耐腐蚀性能恶化。Cr与Si的选择性溶出导致钎焊接头及合金的腐蚀损伤,这与热力学计算结果一致。

关键词： SiC/SiC复合材料哈氏N合金 Cu-Ni合金钎焊接头腐蚀行为

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连续纤维增强陶瓷基复合材料研究与应用进展

陶瓷学报 2023年第2期44卷 195-207页

作者：张俊敏蔡飞燕靳喜海陈小武阚艳梅董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷及复合材料工程研究中心上海200050 上海科技大学物理科学与技术学院上海200031

连续纤维增强陶瓷基复合材料作为新型轻质结构材料受到各国高度关注。该材料在保持陶瓷材料的耐高温、抗腐蚀等优点的同时,克服了陶瓷材料的脆性,具有高的应用可靠性,成为目前最具潜力的高温热结构材料之一。近40多年,欧美等发达国家对... 详细信息

连续纤维增强陶瓷基复合材料作为新型轻质结构材料受到各国高度关注。该材料在保持陶瓷材料的耐高温、抗腐蚀等优点的同时,克服了陶瓷材料的脆性,具有高的应用可靠性,成为目前最具潜力的高温热结构材料之一。近40多年,欧美等发达国家对陶瓷基复合材料开展了广泛的研究,已在航空航天、新能源等领域实现了工程应用或工程验证。针对不同服役环境,综述了不同类型陶瓷基复合材料研究及应用进展,并结合本团队的研究工作对陶瓷基复合材料的研究趋势进行了总结和展望,旨在为进一步推动陶瓷基复合材料的研究和发展提供参考。

关键词：陶瓷基复合材料 Cf/SiC SiCf/SiC 超高温氧化烧蚀

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固相反应法合成碳化硼纳米粉体

无机材料学报 2011年第10期26卷 1101-1104页

作者：曾洪阚艳梅徐常明王佩玲张国军中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

以六方氮化硼和炭黑(或石墨)为原料,采用固相反应法合成了碳化硼粉体.碳源、反应气氛和温度对粉体合成产生重要影响.以炭黑为碳源,在1900℃真空下保温5 h,得到了平均粒径约为100 nm的碳化硼纳米粉体.与商业粉体相比,合成的粉体具有较好... 详细信息

以六方氮化硼和炭黑(或石墨)为原料,采用固相反应法合成了碳化硼粉体.碳源、反应气氛和温度对粉体合成产生重要影响.以炭黑为碳源,在1900℃真空下保温5 h,得到了平均粒径约为100 nm的碳化硼纳米粉体.与商业粉体相比,合成的粉体具有较好的烧结活性.在2000℃/30 MPa/1 h条件下烧结,样品的相对密度达到97.9%(商业粉体样品为93.1%),这可归结于合成的粉体具有细小的粒径、低的氧含量和一定程度的孪晶结构.

关键词：碳化硼氮化硼炭黑纳米粉体

硼化物陶瓷:烧结致密化、微结构调控与性能提升

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无机材料学报 2012年第3期27卷 225-233页

作者：张国军邹冀倪德伟刘海涛阚艳梅中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049

TiB2、ZrB2、HfB2、B4C及BN为代表的硼化物陶瓷具有优异的物理化学性能,在超高温、超硬以及超疏水等极限条件下有广阔的应用前景,但材料的烧结致密化困难、断裂韧性低等问题制约了它们更为广泛的应用.本文针对无压烧结在材料制备过程中... 详细信息

TiB2、ZrB2、HfB2、B4C及BN为代表的硼化物陶瓷具有优异的物理化学性能,在超高温、超硬以及超疏水等极限条件下有广阔的应用前景,但材料的烧结致密化困难、断裂韧性低等问题制约了它们更为广泛的应用.本文针对无压烧结在材料制备过程中的优势,探讨了影响硼化物陶瓷无压烧结的主要因素,总结了以"除氧"机制为代表的硼化物陶瓷无压烧结技术;针对硼化物陶瓷韧性低的不足,介绍了以"板晶增韧"、"纳米相增强"为代表的硼化物陶瓷微结构调控手段和强韧化措施.最后,文章还对硼化物陶瓷的织构化设计、制备方法与性能提升进行了简要介绍.

关键词：硼化物陶瓷无压烧结微结构调控织构化综述

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共沉淀法制备钛酸铋超细粉体

无机材料学报 2002年第1期17卷 51-55页

作者：阚艳梅靳喜海王佩玲李永祥程一兵中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 澳大利亚Monash大学物理与材料工程学院

通过共沉淀法制备了钛酸超细粉体，并研究了其前驱体的晶化过程和粉体的烧结行为．研究结果表明该方法能够明显降低钛酸的合成温度，在６００℃已能得到比表面积为１２ｍ２／ｇ（粒度约为１００ｎｍ）无团聚的高纯超细钛酸粉体．... 详细信息

通过共沉淀法制备了钛酸超细粉体，并研究了其前驱体的晶化过程和粉体的烧结行为．研究结果表明该方法能够明显降低钛酸的合成温度，在６００℃已能得到比表面积为１２ｍ２／ｇ（粒度约为１００ｎｍ）无团聚的高纯超细钛酸粉体．该粉体具有较高的烧结活性，在９５０℃烧结即可致密化．

关键词：钛酸铋共沉淀超细粉烧结制备陶瓷材料

纳米/纳米型和晶间型ZTM/Al_2O_3复相陶瓷抗热震性能的研究

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中国陶瓷 2001年第4期37卷 22-25,30页

作者：梁波阚艳梅靳喜海河北理工学院材料系唐山063009 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

利用典型的湿化学法制备了两种ZTM/Al2 O3复相陶瓷材料 :晶间型和纳米 /纳米型 ;分别对高温和低温深冷条件下 ,两种不同结构材料的抗热震损伤性能进行了研究。结果表明 :对ZTM/Al2 O3 复相陶瓷材料 ,高温热冲击下 ,纳米 /纳米型材料的... 详细信息

利用典型的湿化学法制备了两种ZTM/Al2 O3复相陶瓷材料 :晶间型和纳米 /纳米型 ;分别对高温和低温深冷条件下 ,两种不同结构材料的抗热震损伤性能进行了研究。结果表明 :对ZTM/Al2 O3 复相陶瓷材料 ,高温热冲击下 ,纳米 /纳米型材料的残余强度的衰减变化大于晶间型材料 ;晶间型材料的抗热冲击性能优于纳米/纳米型材料。低温深冷条件下 ,晶间型材料由于ZrO2 马氏体相变的失效和残余微量玻璃相的脆化 ,表现出与普通耐火材料相似的残余强度衰变趋势 ,而纳米

关键词： ZTM/Al2O3 纳米/纳米型晶间型抗热震性复相陶瓷