段健健 1,*沈宏芳 1,2,3马聪聪 1孙文周 1,2,3[ ... ]陆有军 1,2,3
作者单位
摘要
1 北方民族大学材料科学与工程学院,银川 750021
2 碳基先进陶瓷制备技术国家地方联合工程研究中心,银川 750021
3 粉体材料与特种陶瓷省部共建重点实验室,银川 750021
莫来石-堇青石质匣钵对于制备高性能锂电池正极材料尤为重要。本文采用莫来石(1.18~0.6 mm)和堇青石(2~1 mm)为骨料,莫来石(0.074 mm)、煅烧氧化铝(0.044 mm)、佛山黄泥(0.044 mm)和煤矸石(0.044 mm)为基质,在1 380 ℃下保温3 h烧结制备锂电池正极材料LiNixCoyMnzO2(LNCM)承烧用莫来石-堇青石匣钵,并采用埋覆侵蚀法探究了正极材料在烧结过程中对匣钵的侵蚀行为。结果表明: 在1 380 ℃下保温3 h烧结制备的匣钵力学性能和抗热震性均较好,其室温抗折强度为10.02 MPa,经3次热震循环后残余强度保持率在51.52%~53.26%; 适当增加粗颗粒(1.18~0.6 mm)莫来石的含量可有效提高莫来石-堇青石匣钵的抗侵蚀性,且经侵蚀25次后匣钵表面的最大反应层厚度为447 μm,最小反应层厚度为211 μm。
莫来石 堇青石 匣钵 抗侵蚀性 侵蚀机理 抗热震性 反应层 mullite cordierite sagger corrosion resistance corrosion mechanism thermal shock resistance reaction layer 
硅酸盐通报
2023, 42(10): 3769
作者单位
摘要
1 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司,先进耐火材料国家重点实验室,河南 洛阳 471039
2 中国建筑材料科学研究总院有限公司,北京 100024
采用楔入劈裂法和抗热应力损伤因子评价了不同钢纤维加入量时[0~2.5% (质量分数)]莫来石质浇注料的抗热震性能,并进一步通过1 100 ℃急热-空气急冷试验法以及3种不同抗热震表征方法(抗折强度保持率、弹性模量保持率和超声波波速保持率)综合分析了浇注料抗热震性的变化趋势。结果表明:当钢纤维加入量在1.0%~2.0%,断裂韧性和抗裂纹扩展能力(R′′′′)随其加入量增加而增加,进而提高了浇注料的抗热震性能。当超过2.0%后,裂纹的快速生成和扩展会导致R′′′′和抗热震性的降低。
抗热震性 钢纤维 楔入劈裂法 莫来石质浇注料 thermal shock resistance steel fiber wedge splitting test mullite castable 
硅酸盐学报
2023, 51(6): 1565
作者单位
摘要
1 武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081
2 武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司,武汉 430082
为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能,在轻烧氧化镁粉中添加1% (质量分数)、2%及3%的TiO2微粉制备镁质复合材料,研究了TiO2含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明:随TiO2添加量增加,游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO3及Mg2TiO4相,且MgO晶粒尺寸增大,样品抗水化性能显著提高。CaTiO3及Mg2TiO4晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数,诱导裂纹发生偏转,因此,样品的抗热震性能也随TiO2增加逐步提高。此外,添加1%的TiO2样品,因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO3晶间相形成,抗渣性能明显提高。然而,进一步增加TiO2,低稳定性的Mg2TiO4晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。
氧化镁 游离氧化钙 氧化钛 抗水化性能 抗热震性能 抗渣渗透性能 magnesium oxide free calcium oxide titanium oxide hydration resistance thermal shock resistance slag penetration resistance 
硅酸盐学报
2023, 51(3): 602
作者单位
摘要
1 军事科学院, 国防科技创新研究院, 北京 100071
2 中国航发北京航空材料研究院, 石墨烯及应用研究中心, 北京100095
超高温陶瓷材料耐温性能优异, 但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料, 具有优异的力学、电学和热学性能, 常被作为添加相来改性陶瓷基体, 使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料, 实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述, 着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响, 并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。
石墨烯 超高温陶瓷复合材料 力学性能 抗热震性能 抗氧化性能 graphene ultra-high temperature ceramic composites mechanical properties thermal shock resistance oxidation resistance 
硅酸盐学报
2022, 50(10): 2734
作者单位
摘要
在陶瓷表面引入含压应力的涂层是一种有效的增强技术。本研究将氧化铝和石英粉混合浆料涂覆在预烧后的氧化铝坯体上, 无压共烧原位合成了热膨胀系数较低的莫来石-氧化铝涂层。利用降温过程中涂层内形成的残余压应力实现了氧化铝陶瓷的预应力强化。结果表明:随着涂层中石英掺量增加, 预应力氧化铝的强度出现先增大后减小的趋势; 当涂层中掺入石英的质量分数为15%时, 预应力增强效果最好, 涂层与基体界面结合紧密, 预应力氧化铝陶瓷的弯曲强度达到(549.44±27.2) MPa, 比普通氧化铝的强度提高了37.19%; 当涂层中掺入石英的质量分数增大到15%以上, 由于烧结收缩不匹配反而引起强度下降; 这种预应力增强效果会随着温度升高逐渐减弱, 当测试温度达到并超过1000 ℃时, 预应力氧化铝和普通氧化铝会具有大致相等的抗弯强度。由于表层压应力的存在, 预应力氧化铝还展现出更好的抗热震性能和损伤耐受性。
预应力强化 氧化铝陶瓷 低膨胀系数 弯曲强度 抗热震性能 pre-stressed strengthening alumina ceramics low coefficient of thermal expansion flexural strength thermal shock resistance 
无机材料学报
2022, 37(12): 1295
万方豪 1,2,*李亚伟 1,2梁雄 1,2潘丽萍 1,2[ ... ]李晨辉 3
作者单位
摘要
1 武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室
2 武汉科技大学, 高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心,武汉 430081
3 华中科技大学材料科学与工程学院,材料成形及模具技术国家重点试验室,武汉 430074)
针对多孔介质高温燃烧用碳化硅多孔陶瓷因高温氧化导致抗热震性能以及辐射效率衰减等问题,首先采用有机泡沫浸渍法制备碳化硅素坯,经低温预烧、真空浸渍含Mg(OH)2、单质Si和α-Al2O3浆料,经过原位反应烧结在碳化硅骨架表面构筑含堇青石红外辐射涂层的碳化硅多孔陶瓷。结果表明:真空浸渍浆料能在碳化硅骨架表面涂覆连续涂层的同时,能完全填充骨架的三角孔洞,经1 350 ℃烧结成功制备了具有堇青石涂层、碳化硅骨架中间层、堇青石填充层的3层结构碳化硅多孔陶瓷。3层结构的形成显著提高了碳化硅多孔陶瓷力学性能及抗热震性能以及高温抗湿氧化能力,碳化硅多孔陶瓷在1?350 ℃热处理后耐压强度达到1.18 MPa、残余强度保持率达67%;碳化硅多孔陶瓷中3层结构孔筋表面堇青石红外辐射涂层的形成,强化了碳化硅多孔介质燃烧器辐射换热过程和燃烧效率,将燃烧器表面温度提高约140 ℃,并显著降低了燃烧器中CO、NOx等污染物的排放量。
碳化硅多孔陶瓷 堇青石 涂层 3层结构 抗热震 silicon carbide porous ceramics cordierite coating three-layered struts thermal shock resistance porous media combustion 
硅酸盐学报
2022, 50(6): 1685
作者单位
摘要
西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 西安 710055
用硅溶胶对硅莫砖再生骨料进行浸渍处理, 研究了硅溶胶含量(质量分数)对骨料性能的影响。用扫描电子显微镜和能谱仪对浸渍后硅莫砖骨料的显微结构进行表征。通过水润湿角测试判断硅莫砖骨料的水润湿性。结果表明: 骨料经浸渍处理后, 吸水率从6.9%降低到2.6%。骨料的水润湿性有了较大的改善, 水润湿角从55°降低到7°。将浸渍后的硅莫砖替代棕刚玉, 作为再生骨料应用于Al2O3-SiC-C浇注料中, 当硅溶胶含量为15%浸渍的硅莫砖骨料替代棕刚玉时, 1 450 ℃热处理后浇注料的显气孔率最低(17.1%), 常温耐压强度最高(73.7 MPa), 比以棕刚玉为骨料的浇注料的强度提高了45.7%, 浇注料热震后残余抗折强度和残余抗折强度保持率分别提高了69.4%和24.1%, 综合性能最佳。
硅莫砖 再生骨料 氧化铝-碳化硅-碳铁沟浇注料 硅溶胶 抗热震性 spent mullite-silicon carbide brick recycled aggregates alumica-silicon carbide-carbon iron trough castabl silica sol thermal shock resistance 
硅酸盐学报
2022, 50(3): 828
糜瑶 1,2徐义彪 1,2,*李亚伟 1,2桑绍柏 1,2[ ... ]戴亚洁 1,2
作者单位
摘要
1 武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081
2 武汉科技大学,高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心,武汉 430081
在轻烧MgO粉中添加5% (质量分数)、10%、15%及20% m-ZrO2粉,于1 600 ℃条件下制备了MgO-ZrO2耐火骨料,研究了ZrO2含量对材料烧结行为、显微结构、力学性能、热学性能及抗热震性能的影响。结果表明:ZrO2主要弥散分布于方镁石晶界处,抑制了方镁石晶粒异常长大,促进了气孔排出,部分m-ZrO2与MgO发生固溶形成c-ZrO2,活化了方镁石晶格,促进了试样烧结及致密化,但ZrO2超过10%会导致MgO晶界处形成较多微裂纹,使得试样致密度略微降低。添加ZrO2后,方镁石晶粒间结合减弱,试样强度略降低,裂纹扩展方式以沿晶断裂为主,发生偏转及分叉效应,使得试样断裂韧性KIC显著提高。当ZrO2添加量为20%时,试样中MgO晶粒最小,裂纹扩展路径最长,表现出最佳KIC。此外,添加ZrO2虽然会导致试样导热率λ呈下降趋势,但试样KIC明显提高,热膨胀系数α不断降低,试样抗热震性能得到提高。ZrO2添加量5%试样的残余抗折强度及残余抗折强度保持率均最高,表现出最佳的抗热震性能。
氧化镁 氧化锆 断裂韧性 热导率 热膨胀系数 抗热震性能 magnesium oxide zirconia fracture toughness thermal conductivity coefficient of thermal expansion thermal shock resistance 
硅酸盐学报
2021, 49(12): 2760
作者单位
摘要
1 东北大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110819
2 北京矿冶科技集团有限公司, 北京 100160
降低热障涂层面层中的低熔点杂质含量, 可提高涂层的高温稳定性和延长服役寿命。SiO2、Al2O3和Fe2O3是氧化钇稳定氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia, YSZ)热障涂层中几种常见的低熔点氧化物杂质, 均会对涂层的性能产生一定的影响。本研究采用大气等离子喷涂法, 制备SiO2、Al2O3和Fe2O3的含量从小于0.01wt%增加至1.00wt%的YSZ热障涂层。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了上述涂层的微观结构; 采用激光热导仪测试了涂层的热扩散系数和抗热震次数。研究结果表明, 低熔点氧化物杂质对YSZ涂层的导热性、热处理状态的孔隙率具有明显影响, 且更容易引起涂层的热震失效。当杂质氧化物含量在小于0.2wt%范围内变化时, 涂层的性能变化更为显著。
热障涂层 杂质 YSZ 抗热震性能 导热性 thermal barrier coating impurity YSZ thermal shock resistance thermal conductivity 
无机材料学报
2020, 35(6): 669
作者单位
摘要
南京理工大学材料科学与工程学院, 江苏 南京 210094
为了提高航空发动机热端部件的热障涂层(TBCs)与基体的结合强度、延长涂层使用寿命,利用激光快速成型技术在高温合金基体上制备了网状结构的衬垫,用等离子喷涂法制备了陶瓷涂层,并通过实验比较该陶瓷涂层与传统两层结构涂层的抗热震性能。基于热弹塑性力学理论,建立了二维有限元数值模型,分析了热震中网状衬垫对热障涂层应力分布的影响。结果表明,传统两层结构与具有网状衬垫的热障涂层分别在经历45和111次热震后失效,且由于陶瓷层和粘结层之间生长的热氧化层(TGO),边缘位置的陶瓷层均发生剥落。数值分析结果表明,网状衬垫的加入使得涂层边界区域的应力集中得到改善,涂层剥落被有效抑制,从而使得热障涂层抗热震性能提高。
激光技术 热障涂层 网状结构 激光快速成型 抗热震性 失效机理 
激光与光电子学进展
2018, 55(2): 021412

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