1 岭南师范学院机电工程学院，广东 湛江 524048
2 广东工业大学机电工程学院，广州 510006
采用放电等离子快速加热，通过外径限制环压缩法进行烧结-锻造，获得了晶粒向心取向的织构化SiAlON陶瓷，并对其显微结构、织构化程度和力学性能各向异性特点进行了分析。结果表明，SiAlON陶瓷棒状晶粒c轴(长轴)高度平行于圆柱样品的直径方向，形成辐射状取向。在垂直加压方向和平行径向的截面，SiAlON陶瓷晶粒的c轴与径向夹角的平均值分布为19.2°和9.9°，向心取向织构化程度为0.79。在垂直加压方向截面的硬度比垂直径向截面的硬度高12%左右，达到17.85 GPa；抗弯强度在断裂面垂直径向时比断裂方向平行径向高57%左右，为1 341 MPa；断裂韧性在裂纹扩展垂直径向时比平行径向的高74%左右，为6.27 MPa·m1/2。
织构化 向心取向 各向异性 SiAlON SiAlON texture centripetal alignment anisotropy
1 广东工业大学机电工程学院，广州 510006
2 中广核研究院有限公司，广东 深圳 518026
由于高脆性、高硬度、高耐磨等特点，SiC陶瓷较难直接加工成大型结构复杂的零部件，发展连接技术是推动其工程化应用的主要方法之一。在众多连接方法中，以SiC为连接层主相的连接方法制备的接头具有连接强度高、接头应力小、抗辐照、抗化学腐蚀和耐高温等优势，成为SiC陶瓷连接重点关注的技术，包括纳米浸渍瞬态共晶相连接(NITE相连接)、硅-碳反应连接(Si-C反应连接)和前驱体连接。本工作从连接机理、连接工艺、接头成分、微观结构和连接强度等方面综述了上述3种以SiC为连接层主相的SiC陶瓷及其复合材料的连接技术，并对3种连接技术的优缺点进行了对比分析，最后对发展趋势进行了展望。
碳化硅陶瓷连接 纳米浸渍瞬态共晶相连接 硅-碳反应连接 前驱体连接 joining of silicon carbide ceramics nano-infiltrated transient eutectoid phase joining silicon-carbon reaction joining precursor joining
通常低温热压烧结的Si3N4陶瓷具有较高的硬度和较低的断裂韧性；而高温热压烧结的Si3N4陶瓷具有较低的硬度和较高的断裂韧性。为了获得高硬度、高韧性Si3N4陶瓷，添加20%SiCw (SiC晶须，体积分数)和2.5%ZrB2，在1 500 ℃低温热压制备了Si3N4基陶瓷，开展其相组成、致密度、显微结构和力学性能研究，并与1 800 ℃高温热压烧结Si3N4进行了对比研究。结果表明：SiCw的引入阻碍了Si3N4低温致密化，致密度从97.9%降低到92.9%，Vickers硬度从20.5 GPa降低到16.4?GPa，断裂韧性从2.9 MPa·m1/2增加到3.4 MPa·m1/2。同步引入SiCw和ZrB2，则促进α-Si3N4向β-Si3N4的相变，致密度仍在97.5%，硬度和韧性分别为20.7 GPa和5.1 MPa·m1/2。与低温烧结Si3N4陶瓷相比，Si3N4-SiCw-ZrB2陶瓷的硬度未降低，而韧性大幅提升；与高温烧结Si3N4陶瓷相比，硬度大幅提升。通过结合SiCw、ZrB2以及低温热压，实现了高硬度、高韧性Si3N4基陶瓷的制备，有望进一步推动其在陶瓷结构件领域的应用。
氮化硅 碳化硅晶须 硼化锆 低温热压烧结 显微结构 力学性能 silicon nitride silicon carbide whisker zirconium boride low temperature hot pressing microstructure mechanical properties
1 郑州大学材料科学与工程学院，郑州 450001
2 广东工业大学机电工程学院，广州 510006
3 广东工业大学机电工程学院，广州 510006，
4 东华大学，纤维材料改性国家重点实验室，功能材料研究中心，上海 201620
高熵硼化物陶瓷作为高熵陶瓷的一类，因其优异的力学性能和高温稳定性，受到越来越广泛的关注和研究。然而目前还没有针对高熵硼化物陶瓷研究的综述，因此，从高熵硼化物陶瓷的定义出发，概述了第一性原理计算在高熵硼化物研究中，对高熵硼化物材料合成预测以及对性能预测和理解方面的应用，综合评价了各种高熵硼化物陶瓷粉体及块体制备方法的优势和不足，并以力学性能为主，分析了高熵硼化物陶瓷的各类物化性能及其影响因素和机理，最后对理论计算，制备研究和性能探索等方面存在的不足进行总结，同时对未来可能的研究方向进行了分析和展望。
高熵硼化物陶瓷 第一性原理计算 制备 力学性能 high-entropy boride ceramics first-principles calculations synthesis mechanical properties
氮化硅(Si3N4)陶瓷具有广泛的工业应用潜力，但其硬度和断裂韧性往往难以兼顾，这会限制到Si3N4陶瓷的应用。为了获得兼具高硬度和高韧性的Si3N4陶瓷，以高熵硼化物(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Cr0.2Ti0.2)B2为添加剂，使用放电等离子烧结法在 1 600 ℃制备了Si3N4陶瓷材料。研究了(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Cr0.2Ti0.2)B2对Si3N4陶瓷的相组合、致密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明：与未添加(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Cr0.2Ti0.2)B2的Si3N4陶瓷相比，在较低的烧结温度下(1 600 ℃)，仅添加1.0%(体积分数)的(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Cr0.2Ti0.2)B2就能将β-Si3N4的质量分数从38%提高到53%，获得双峰显微结构。因而，Si3N4基陶瓷的断裂韧性从(5.4±0.3) MPa·m1/2提升到(6.9±0.2) MPa·m1/2，而硬度维持在(20.2±0.2) GPa。随着高熵硼化物的含量增加到2.5%和5.0%，Si3N4基陶瓷致密度降低且相变进一步增加，导致硬度降低。
氮化硅陶瓷 高熵硼化物 相组成 显微结构 力学性能 silicon nitride ceramic high-entropy boride phase assemblage microstructure mechanical properties
针对有机合成过程中碳及碳化物的残余,传统方法中普遍使用除碳的工艺,而很少有文章针对非晶碳的结构和形貌进行表征。为此,本文采用高尿素含量的前驱盐体系,通过在氮气保护气氛中煅烧获得AlN粉体。采用X射线衍射分析、红外和拉曼光谱分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对850~1 500 ℃温度范围内煅烧获得产物的结构和形貌进行表征,对AlN合成过程中含碳产物结构形貌的变化,以及AlN和含碳产物之间相互的依存生长关系进行分析。结果表明,AlN生长的过程中伴随着无定形碳的石墨化转变,AlN颗粒的形貌也受含碳残余产物形貌的影响而出现有规律的变化。
非晶碳 粉体合成 AlN粉体 氮源 尿素 残余碳 石墨化 amorphous carbon powder synthesis AlN powder nitrogen source urea residual carbon graphitization
1 广东工业大学机电工程学院,广州 510006
2 东莞华晶粉末冶金有限公司,东莞 523850
氧化锆(ZrO2)陶瓷因其性能优异，常被应用于医学与工业等领域。通过表面微纳加工可进一步发挥其性能优势，扩大应用范围。实验采用绿光飞秒激光 对具有不同显微结构的ZrO2陶瓷基体进行微孔加工，结合显微结构差异对材料物理性能的影响，系统研究了激光加工功率与加工时间等工艺参数对微孔形貌、 直径及深度等不同维度下形貌学特征的作用效果。结果表明，同一加工参数下，晶粒更小、显微结构更均匀、热导率更低的ZrO2具有更高的加工效率；通过对 比微孔直径与深度随激光加工工艺参数的变化，发现材料显微结构的差异对微孔轴向的影响比径向更加显著。
氧化锆 显微结构 绿光飞秒激光 表面微结构 zirconia microstructure green femtosecond laser surface microstructure
