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FeCrBSi预合金粉末对金属注射成形316L不锈钢烧结性能的影响

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粉末冶金技术 2018年第4期36卷 243-248页

作者：周晚珠朱杰李志李聪曾克里广东省材料与加工研究所

研究了添加不同质量分数FeCrBSi铁基预合金粉末（FeCrBSi）作为烧结助剂对金属注射成形316L不锈钢（316L）烧结性能的影响,通过电子密度计、金相显微镜及洛氏硬度计等仪器分析讨论了烧结制品的烧结密度、金相显微组织及硬度等性能。结... 详细信息

研究了添加不同质量分数FeCrBSi铁基预合金粉末（FeCrBSi）作为烧结助剂对金属注射成形316L不锈钢（316L）烧结性能的影响,通过电子密度计、金相显微镜及洛氏硬度计等仪器分析讨论了烧结制品的烧结密度、金相显微组织及硬度等性能。结果表明:在1360℃烧结时,FeCrBSi与316L形成了超固相线液相烧结,液相的增加有利于烧结致密化,烧结密度随着FeCrBSi质量分数的增加而升高,孔隙度逐渐降低。当FeCrBSi质量分数为3%;%时,烧结密度达到7.81;.87 g?cm;;当FeCrBSi质量分数增至7%时,烧结出现变形。制品硬度随相对密度的上升而提高,在FeCrBSi质量分数为3%时达到最大值（HRB75）,此时力学性能亦表现优异。

关键词：金属注射成形烧结助剂 FeCrBSi 液相烧结

掺杂Cr_2O_3对UO_2芯块烧结行为的影响

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原子能科学技术 2018年第10期52卷 1825-1830页

作者：郑新海魏国良尹邦跃中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部北京102413

提高燃料燃耗的一个有效手段是通过增大UO_2晶粒尺寸来减少元件内部气体压力,在大晶粒UO_2芯块中,裂变气体到达晶界表面的距离增加,因而裂变气体的释放速率降低,元件内部气体压力的增高缓慢。本文研究了添加Cr_2O_3对UO_2晶粒尺寸的影... 详细信息

提高燃料燃耗的一个有效手段是通过增大UO_2晶粒尺寸来减少元件内部气体压力,在大晶粒UO_2芯块中,裂变气体到达晶界表面的距离增加,因而裂变气体的释放速率降低,元件内部气体压力的增高缓慢。本文研究了添加Cr_2O_3对UO_2晶粒尺寸的影响。对纯UO_2、添加0.5%Cr_2O_3及5%Cr_2O_3 3种配方的芯块进行了试验,在5%H2-Ar保护下,以10℃/min和5℃/min的升温速率升温至1 700℃,然后烧结2h或4h,对比纯UO_2芯块与添加Cr_2O_3的芯块发现,添加Cr_2O_3可有效增大晶粒尺寸;较长的烧结时间可促进晶粒长大;较低的升温速率也使晶粒长大。烧结过程产生液相烧结,液相浸润晶粒边界,促进晶粒长大。

关键词：燃耗大晶粒 UO2芯块 Cr2O3 液相烧结

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氮化硅陶瓷的无压快速烧结机理及其在3D制造中的应用研究

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氮化硅陶瓷的无压快速烧结机理及其在3D制造中的应用研究

作者：罗锐鑫广东工业大学

学位级别：硕士

高温烧结是先进陶瓷材料制造过程中的重要工艺环节,直接决定了产品的显微结构与理化性能。然而,陶瓷烧结过程大多耗时耗能,如何在提升产品性能的同时降低烧结温度、缩短烧结时间,是“双碳”战略目标带给陶瓷制造业的重要发展机遇及技术... 详细信息

高温烧结是先进陶瓷材料制造过程中的重要工艺环节,直接决定了产品的显微结构与理化性能。然而,陶瓷烧结过程大多耗时耗能,如何在提升产品性能的同时降低烧结温度、缩短烧结时间,是“双碳”战略目标带给陶瓷制造业的重要发展机遇及技术挑战。尤其是在增材制造技术高速发展的今天,积极研发适用于具有复杂宏观3D构形陶瓷产品的快速烧结技术,显得尤为必要。在此背景下,本课题以非氧化物陶瓷氮化硅(SiN)为模型材料,开展了面向先进陶瓷绿色制造的无压快速烧结新方法研究。通过系统分析微波烧结(MWS)与超快速高温烧结(UHS)对SiN陶瓷致密化、扩散相变、显微结构演变等过程,以及结构均匀性、力学等性能的影响效果与作用机制,从基础及应用层面获得对快速制造复杂3D结构SiN的更深入认识。本研究首先利用微波烧结以及常规无压气氛烧结(CS)两种烧结方式针对不同液相烧结助剂引入方式(机械球磨、化学混合、共沉淀包覆)的SiN陶瓷进行烧结。研究发现,相比于CS烧结方式,MWS的热效应与非热效应可以有效促进SiN液相形成、颗粒重排等过程,加速SiN的致密化。同时,通过MWS可以得到区别于CS的显微结构以及性能更优异的SiN陶瓷,但对扩散相变的促进作用会因液相烧结助剂相对于SiN的空间分布状态产生差异。因此,在MWS过程中,微波电磁场能够对SiN陶瓷的加热升温起促进作用,缩短烧结时间,但微波电磁场与材料的耦合作用会出现“选择性”,并不具有普遍适用性。其次,为了进一步实现SiN陶瓷的快速烧结与绿色制造,改用UHS技术进行高温制备,着重分析对比超快速升温与超短高温处理时间对SiN陶瓷液相烧结的作用效果与影响机制。结果表明,随着液相烧结助剂含量的增加,UHS得到的SiN陶瓷致密度不断提高,在20 wt%液相烧结助剂含量时达到最大值(91.62%);随着保温时间的延长,SiN的致密化、相变程度也不断提高,并且UHS保温时间为30-120 s的SiN微观结构表明,通过UHS技术可以获得宏观结构完整,微观结构均匀的SiN样品;最终在平均加热速率875℃/min的UHS下,实现仅需300 s的烧结时间内得到相对密度大于96%、α-β转化率大于80%并具有区别于常规低速烧结显微结构的块状SiN陶瓷;因此,UHS除了大幅度缩短加工时间外,还是设计具有由长棒状β-SiN互锁双峰显微结构的有效方法。最后,本课题从实际应用角度出发,将增材制造与快速烧结技术相结合,对不同尺度下的3D打印SiN陶瓷进行无压快速烧结与制备。结果表明,UHS能够在极短时间(几分钟)内成功制备得到直径10 mm且具有较高致密度和结构完整性的复杂形状3D打印SiN陶瓷,但结构效应会导致复杂结构的SiN陶瓷致密化程度低于实心结构样品;而尺寸效应则会导致3D打印SiN陶瓷在超快速升温速率下产生形变,并且形变程度随着尺寸增大而提高,其中,直径20 mm的3D打印SiN样品弯曲形变程度最高;另外,UHS制备工艺也会对复杂3D结构SiN的烧结过程造成影响,3D成型方式的初始密度降低会增大烧结难度,高速升温和高碳烧结环境则被认为是导致3D打印SiN陶瓷产生双峰分布显微结构以及碳扩散现象的直接原因。因此,通过对多尺度复杂构型3D打印样品的无压快速烧结研究,将为实现陶瓷材料结构功能一体快速制造提供崭新的理论基础。本课题创新性地运用绿色高效外场辅助加热技术,将陶瓷增材制造与无压快速高温烧结巧妙结合,既立足于先进陶瓷3D制造的技术前沿,又着眼于制造业“碳达峰、碳中和”的战略愿景。本课题的开展,将为陶瓷材料的“先进制造、绿色制造”提供新的设计思路与实现方法,推动增材制造和陶瓷行业的创新发展与绿色升级。

关键词：氮化硅液相烧结微波烧结超快速高温烧结复杂3D结构

CaO/Y2O3共稳ZrO2陶瓷的显微结构与力学性能研究

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CaO/Y2O3共稳ZrO2陶瓷的显微结构与力学性能研究

作者：袁子奇华南理工大学

学位级别：硕士

氧化锆(ZrO)陶瓷因其相变增韧的特性而具有良好的力学性能,是日常生活中应用最为广泛的结构陶瓷之一。然而,由于脆性大,热稳定性差等原因,单一稳定剂稳定的ZrO陶瓷在实际应用中仍受到严重的制约。通过复合多种稳定剂是改善ZrO陶瓷性能... 详细信息

氧化锆(ZrO)陶瓷因其相变增韧的特性而具有良好的力学性能,是日常生活中应用最为广泛的结构陶瓷之一。然而,由于脆性大,热稳定性差等原因,单一稳定剂稳定的ZrO陶瓷在实际应用中仍受到严重的制约。通过复合多种稳定剂是改善ZrO陶瓷性能的常用方法。研究发现,在多种稳定剂共稳ZrO陶瓷中,共稳ZrO陶瓷由于在液相烧结过程中形成了t-ZrO和c-ZrO双峰分布的显微结构而具有良好的力学性能。在此背景下,本文通过研究不同的稳定剂和烧结助剂掺入量对CaO/YO共稳ZrO陶瓷显微结构的影响,以期获得优良力学性能的ZrO陶瓷材料。本研究第一部分通过掺入不同摩尔分数的CaO和YO作为稳定剂,制备得到CaO/YO共稳ZrO陶瓷。借助XRD、SEM、EDS、维氏硬度计、万能试验机等测试手段研究了CaO和YO对CaO/YO共稳ZrO陶瓷显微结构及力学性能的影响。结果表明由于液相烧结过程中的形成差异,CaO/YO共稳ZrO陶瓷存在三种不同的ZrO晶粒,分别为200 nm左右和400 nm左右的t-ZrO晶粒以及600 nm以上的c-ZrO晶粒。稳定剂CaO和YO表现出协同共稳作用,通过影响三种ZrO的晶粒尺寸、各物相的体积分数、晶粒内稳定剂含量以及相变量,从而共同影响ZrO陶瓷的显微结构和力学性能。CaO的掺入能促使ZrO在相对偏低的YO掺入量下表现出更大的相变量,从而提高了断裂韧性。YO掺入量为1.8 mol%,CaO掺入量为2 mol%时,CaO/YO共稳ZrO陶瓷获得了最高的断裂韧性(5.4±0.2 MPa·m);YO掺入量为2.5 mol%,CaO掺入量为1 mol%和2 mol%时,试样分别获得了最高的抗弯强度(785±37 MPa)和维氏硬度(13.3±0.2 GPa)。本研究第二部分通过掺入不同摩尔分数的Si O为烧结助剂,进一步探究液相烧结对CaO/YO共稳ZrO陶瓷显微结构和力学性能的影响。结果表明Si O的掺入促进了液相烧结,提高了基体中t-ZrO的晶粒尺寸及晶粒内稳定剂含量,降低了基体中c-ZrO的晶粒尺寸和体积分数。同时提高了试样的相变量,因而获得较高的抗弯强度和断裂韧性,但由于晶间玻璃相的存在,试样的硬度下降。当Si O掺入量为1.5 mol%时,获得了最大的抗弯强度(834±34 MPa);当Si O掺入量为2 mol%时,获得了最大的断裂韧性(5.7±0.1 MPa·m)。

关键词：共稳ZrO2陶瓷显微结构相变增韧液相烧结断裂韧性

Mg含量对Al-Cu-Mg合金烧结行为和力学性能的影响(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2014年第S1期24卷 53-58页

作者： Min Chul OH Byungmin AHN Department of Energy Systems Research Ajou University Suwon South Korea

采用粉末冶金方法制备Al-3Cu-Mg合金,将各合金元素的空气雾化粉末与不同含量的Mg混合,通过控制压制压力分别得到弹性变形、局部塑性变形和塑性变形的粉末样品。确定不同成分合金的烧结温度,使烧结过程中Cu的液相烧结起主导作用。采用光... 详细信息

采用粉末冶金方法制备Al-3Cu-Mg合金,将各合金元素的空气雾化粉末与不同含量的Mg混合,通过控制压制压力分别得到弹性变形、局部塑性变形和塑性变形的粉末样品。确定不同成分合金的烧结温度,使烧结过程中Cu的液相烧结起主导作用。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对合金的烧结行为和断口特征进行了分析。烧结后合金的横向断裂强度随Mg含量的增加而减小,Al-3Cu-0.5Mg合金具有适中的横向断裂强度和较高的比强度。

关键词：粉末冶金 Al-3Cu-Mg合金 Spinel结构液相烧结

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烧结助剂对堇青石-莫来石复相陶瓷的致密化和烧结特性的影响（英文）

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硅酸盐学报 2016年第12期44卷 1748-1759页

作者：徐晓虹张银凤吴建锋胡成陆成龙王东斌武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

以高岭土、滑石、工业氧化铝为原料,加入不同含量的B_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3烧结助剂,通过原位反应烧结法合成了堇青石-莫来石复相陶瓷,研究了烧结助剂对其致密度和烧结特性的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(E... 详细信息

以高岭土、滑石、工业氧化铝为原料,加入不同含量的B_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3烧结助剂,通过原位反应烧结法合成了堇青石-莫来石复相陶瓷,研究了烧结助剂对其致密度和烧结特性的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征试样的晶相组成和微观结构。利用FactSage 6.0软件对系统的相组成和液含率进行了模拟对比分析。结果表明:B_2O_3具有最好的助烧结性。添加2.0%B_2O_3的复相陶瓷样品的烧结温度降低,致密度和机械强度提高,其经1 420℃烧成后吸水率和抗折强度分别为0.03%和116.70 MPa。经XRD分析和FactSage模拟证实,由于B_2O_3的液相烧结作用,物质间的固相扩散转变为液相扩散,促进了样品中四方堇青石的生成(未添加B_2O_3样品相组成为六方堇青石)。SEM和EDS结果表明,2.0%B_2O_3促进了晶体的生长与发育,四方柱状或块状堇青石与针棒状莫来石相互交织穿插排列,赋予样品较高的致密度和强度。

关键词：堇青石–莫来石复相陶瓷烧结助剂致密化烧结特性氧化硼液相烧结 FactSage

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稀土复合钛酸盐基微波介质陶瓷的制备与性能研究

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稀土复合钛酸盐基微波介质陶瓷的制备与性能研究

作者：王曦桂林理工大学

学位级别：硕士

通信对人类社会发展的重要性是不言而喻的。而微波介质材料对现代通讯起到了关键性的作用,所以其一经发现就备受关注。随着5G时代的到来,对微波介质陶瓷的成本和性能提出了更加苛刻的要求,因此,探索系列新型低成本、高性能的微波介质材... 详细信息

通信对人类社会发展的重要性是不言而喻的。而微波介质材料对现代通讯起到了关键性的作用,所以其一经发现就备受关注。随着5G时代的到来,对微波介质陶瓷的成本和性能提出了更加苛刻的要求,因此,探索系列新型低成本、高性能的微波介质材料意义重大。本文通过对稀土复合钛酸盐基微波介质材料进行系统的研究,获得了系列新型低成本、高性能的5G通讯用微波介质陶瓷材料。(1)采用反应烧结法(RS)制备了0.85(0.74CaTiO-0.26Sm Al O)-0.15CaSmAlTiO(CSC)陶瓷。XRD表明陶瓷为钙钛矿结构和KNi F结构两相复合陶瓷。CSC陶瓷的微波介电性能为:(ST=1500℃,ε=35.9,Q×f=49221GHz,τ=-0.53ppm/℃)。在CSC陶瓷中加入一定量的Li F,降低陶瓷的烧结温度,CSC-x Li Fwt.%的微波介电性能为:ε=24,Q×f=32154GHz,τ=-18ppm/℃,表明其可以作为LTCC器件的备选材料。(2)采用反应烧结工艺以及固相反应工艺(SSR)制备了CSC陶瓷具有相同相结构的0.85(1-x CaTiO-x Ln Al O)-0.15CaLnAlTiO,Ln=(Y,Nd)陶瓷(CLn C),结果表明,CLn C陶瓷表现出良好的微波介电性能。对比了不同制备方式的CNd C陶瓷性能的差异,其最佳性能为:(RS:ST=1500℃,ε=37.15,Q×f=44188 GHz,τ=-4ppm/℃.SSR:ST=1375℃,ε=36.7,Q×f=43976 GHz,τ=-0.9ppm/℃)。采用反应烧结制备的CYC陶瓷的最佳性能为:(RS:ST=1450℃,ε=38.3,Q×f=29620,τ=0.03ppm/℃)。(3)采用固相反应法制备了低损耗MgTi O-Ce O复合陶瓷(MT-C)。陶瓷中存在MgTi O和Ce O两相,在1300℃-1450℃烧结温度区间MT-C陶瓷具有较小的平均晶粒尺寸～2-4μm,样品表面无气孔。MgTi O和Ce O晶粒在陶瓷表面交叉分布,相互抑制了彼此的生长,从而保持了均匀致密的表面,获得了稳定的微波介电性能。在1300℃-1425℃的温度区间内,MT-C陶瓷均保持一个低的微波介电损耗～9×10(8.45GHz≤f≤8.75GHz)。(4)采用传统的固相反应法制备了具有双钙钛矿结构的NaCeTiO(NCT)陶瓷。XRD表明NCT陶瓷为单相结构。NCT陶瓷具有高的介电常数,其微波介电性能为:ST=1450℃,ε=91.8,Q×f=6761GHz,τ=+155ppm/℃。表明NCT陶瓷可以很好地满足微波器件小型化的要求。

关键词：稀土钛酸盐微波介质陶瓷液相烧结 LTCC

高储能密度铌酸银基陶瓷的制备工艺优化与储能增强机制研究

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高储能密度铌酸银基陶瓷的制备工艺优化与储能增强机制研究

作者：杨振东河南理工大学

学位级别：硕士

作为脉冲功率设备中最关键的元件之一,固态介质电容器因其高功率密度和超快充放电速率受到人们的高度关注。然而,其储能密度往往较小,且易受储能效率、热稳定性和疲劳特性的制约,从而引起电容器在服役中失效。铅基反铁电材料是固态介质... 详细信息

作为脉冲功率设备中最关键的元件之一,固态介质电容器因其高功率密度和超快充放电速率受到人们的高度关注。然而,其储能密度往往较小,且易受储能效率、热稳定性和疲劳特性的制约,从而引起电容器在服役中失效。铅基反铁电材料是固态介质电容器领域的代表性材料,但其在制备、使用以及废弃处理过程中会严重危害人类健康和自然环境。因此,设计和开发兼具高储能密度、高储能效率和稳定性优异的无铅反铁电材料至关重要。AgNbO基反铁电陶瓷由于其相结构简单及电场作用下饱和极化高等特点是一种非常有潜力的无铅反铁电材料。本论文采用固相烧结法,基于“带隙E调整+液相烧结”的原则,研究了Ca(HfTi)O、Ba Cu(BO)和(SrBi)Hf O掺杂的AgNbO基无铅反铁电陶瓷的相结构、微观形貌和电学性能。以期获得兼具高储能密度和效率的AgNbO基无铅反铁电陶瓷。首先,基于“带隙E调整”的原则设计了0.2 wt.%Mn掺杂(1-x)AgNbO-x Ca(HfTi)O(AN-CHTx,x=0.00～0.08)陶瓷,利用固相烧结法在氧气氛围中制备陶瓷样品。随着Ca(HfTi)O掺杂浓度的增加,陶瓷的带隙E增宽、反铁电相的稳定性增强、电阻率增大、空位氧浓度减小,有效提高了AN-CHTx陶瓷的介电击穿场强E和反铁电-铁电相变场强E。AN-CHT0.06陶瓷在300 k V/cm电场下,有效储能密度W和储能效率η达到最大值,分别为5.4 J/cm和66%。与此同时,在外加电场为280 k V/cm时,AN-CHT0.06陶瓷在25～120℃范围内具有良好的热稳定性,W和η保持在4.5 J/cm和69%以上。研究结果表明,调节AgNbO基陶瓷的能带结构,减小空位氧浓度,是一种有效的开发优异储能反铁电材料的策略。其次,由于高质量AgNbO陶瓷的制备需要在氧气氛围下在1090℃保温6 h,工艺流程比较复杂,因此如何简化AgNbO陶瓷的制备工艺非常重要。在陶瓷烧结过程中,加入合适的烧结助剂有助于获得高致密度陶瓷的同时降低样品的烧结温度和保温时间。本论文以Ba Cu(BO)作为烧结助剂,设计了AN-x Ba Cu(BO)(AN-x BCB,x=0.00～0.02)陶瓷体系,探索不同浓度的Ba Cu(BO)对AgNbO陶瓷电学性能的影响。结果表明,随着Ba Cu(BO)的掺杂含量的增加,AN-x BCB陶瓷的烧结温度和介电损耗逐渐降低。当x=0.01时,在1000℃下保温2 h获得了高致密度的陶瓷样品,其室温介电损耗降至最小值,为0.00989,同时,W和η达到最大值,分别为1.65 J/cm和30.4%。简化了AgNbO陶瓷的制备工艺。最后,结合“带隙E调整+液相烧结”相结合的策略,本论文设计了1 mol%Ba Cu(BO)掺杂(1-x)AgNbO-x(SrBi)Hf O(AN-100x SBH,x=0.00～0.06)体系,在1000～1030℃保温2 h获得了高致密度的陶瓷样品。结果表明,随着(SrBi)Hf O掺杂含量的增加,AN-100x SBH陶瓷的反铁电相稳定性和介电击穿强度E显著提高,同时带隙E增宽。在330 k V/cm电场作用下,AN-5.5SBH陶瓷的W和η值达到最大值,分别为6.1 J/cm和73%。同时,在290 k V/cm的外加电场下,AN-5.5SBH陶瓷在25～120℃范围内表现出优异的热稳定性,其中W和η的变化率分别为3.8%和1.5%。图51幅,表11个,参考文献130篇。

关键词： AgNbO3 带隙Eg 相变液相烧结储能特性

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碳化硅/石墨烯复合材料的制备及性能研究

碳化硅/石墨烯复合材料的制备及性能研究

作者：张秀玲北方民族大学

学位级别：硕士

碳化硅(SiC)陶瓷是一种重要结构陶瓷,被广泛应用于石油、冶金、化工、机械、航空及航天等领域。除此之外,SiC陶瓷还具有低密度、热性能稳定、低热膨胀系数、高热导率等优点,在电子领域中具有广阔的应用前景。但是在实际的应用中,SiC陶... 详细信息

碳化硅(SiC)陶瓷是一种重要结构陶瓷,被广泛应用于石油、冶金、化工、机械、航空及航天等领域。除此之外,SiC陶瓷还具有低密度、热性能稳定、低热膨胀系数、高热导率等优点,在电子领域中具有广阔的应用前景。但是在实际的应用中,SiC陶瓷具有韧性低的缺点,影响了材料的加工性和可靠性。多晶SiC陶瓷中,受到杂质,第二相,晶界,气孔等影响,SiC陶瓷热导率远低于单晶SiC的理论值。石墨烯由于其独特的晶体结构,赋予其优异的力学和热学性能。因此,石墨烯增强陶瓷基复合材料成为研究的热点。本文以石墨烯纳米片(Graphene Nanoplates,GNPs)作为增强体,采用液相和固态两种烧结方式制备SiC/GNPs复合材料,研究GNPs对SiC陶瓷力学、热学性能的影响。已团聚的多层GNPs采用超声进行分散,研究超声时长对GNPs分散结构和破损程度的影响。通过TEM图片以及拉曼图谱分析,确定最佳分散时间为12 h。研究球磨、磁力搅拌及超声-磁力搅拌三种方式对复合粉体分散效果的影响,确定超声-磁力搅拌为最佳分散方式。利用液相烧结机理,采用放电等离子烧结(SPS)制备了SiC陶瓷。探究稀土氧化物种类对SiC陶瓷的致密化、力学及热学性能的影响。优化烧结工艺后,致密度在98%以上,硬度均在20 GPa以上,样品断裂韧性在3.6±0.2 MPa·m～4.0±0.2 MPa·m之间,热导率在97 W·(m·K)-1～108 W·(m·K)-1。在Y-Gd样品中引入GNPs(0.5 wt.%、1.0wt.%、1.5 wt.%),探究GNPs含量对液相烧结SiC物相、力学性能、热学性能和微观结构的影响。随着GNPs的添加,GNPs与Y(Gd)-Si-O发生了反应,生成Y-Si和Y-C化合物以及气体,导致复合材料的开孔气孔率增加。由于气孔的引入,硬度随着GNPs含量地不断降低。GNPs的拔出、裂纹的桥接和偏转使断裂韧性由3.9 MPa·m升高到4.8 MPa·m。热导率随着GNPs的增加而降低,复合材料气孔率增加是热导率降低的主要原因。固态烧结中,BC和C作为烧结助剂,采用SPS烧结和常压烧结两种方式制备陶瓷基复合材料。采用SPS制备复合材料时,当GNPs添加量低于2 wt.%时,随着GNPs含量增加,维氏硬度升高。微观结构分析发现,少量SiC-SiC晶界中插入了薄层石墨烯,使材料的维氏硬度提高。当GNPs添加量高于2 wt.%时,GNPs团聚导致维氏硬度下降。断裂韧性随着GNPs的增加而提高。GNPs含量添加到1 wt.%时,热导率从117 W·(m·K)提高至121 W·(m·K)。随着GNPs进一步添加,热导率急速下降。无压固态烧结制备复合材料的研究中,GNPs添加量从1 wt.%增加到4 wt.%时,SiC陶瓷的相对密度降低幅度较小,气孔率较低。硬度变化较小,断裂韧性提高了47%。随着GNPs含量的增加,热导率提高,当GNPs提高至4 wt.%时,热导率提高约22.4%。晶粒尺寸增大导致晶界数量减少是热导率提高的主要原因。

关键词：碳化硅石墨烯液相烧结固态烧结力学性能热学性能