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Ag掺杂调控中温固体氧化物燃料电池阴极酸性位点增强耐铬能力
1
作者 高源 魏波 +2 位作者 金芳军 吕喆 凌意瀚 《无机材料学报》 北大核心 2026年第1期70-78,I0006,I0007,共11页
铬中毒现象是制约固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极实际应用的重要因素。尤其是富碱土元素的钙钛矿氧化物阴极在高温下易发生离子偏析和杂质中毒,进而导致阴极性能显著降低。为提高阴极耐铬能力,本研究采取Ag掺杂策略,调控阴极材料SrCo_(0... 铬中毒现象是制约固体氧化物燃料电池(SOFCs)阴极实际应用的重要因素。尤其是富碱土元素的钙钛矿氧化物阴极在高温下易发生离子偏析和杂质中毒,进而导致阴极性能显著降低。为提高阴极耐铬能力,本研究采取Ag掺杂策略,调控阴极材料SrCo_(0.9)Ta_(0.1)O_(3-δ)(SCT)的酸性位点,并系统探究材料的电导率、催化活性和表面微观形貌及组分。结果表明,Ag掺杂使材料的电导率提升,且掺杂后的材料具有更大的氧表面交换系数,有利于提高其阴极催化活性。700℃时,Sr_(0.9)Ag_(0.1)Co_(0.9)Ta_(0.1)O_(3-δ)(SACT10)阴极的极化电阻为0.0176Ω·cm^(2),明显低于SCT阴极(0.0366Ω·cm^(2))。此外,由于掺入Ag,SACT10材料中Co的平均价态升高,使其相对酸度提高,增强了材料的耐铬能力。在含铬气氛中运行22 h后,SACT10阴极的极化电阻为0.205Ω·cm^(2),明显低于SCT阴极(0.964Ω·cm^(2)),这是因为SACT10阴极表面观察到更少的惰性二次相。以上结果证实在材料中掺杂Ag可以有效增加酸性位点,提高活性,增强耐铬能力。制备的SACT10有望成为具有应用前景的中温SOFCs阴极材料。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 耐铬能力 酸性位点 碱土离子 表面偏析
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口腔医学用氧化锆陶瓷复合材料的制备及力学性能 被引量：1
2
作者 金慧 陈晖 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第14期3548-3556,共9页
背景:3%(摩尔百分比)氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷在实际应用中易导致对颌牙的过度磨耗,进而增加牙本质暴露的风险,引发牙齿酸痛、牙髓感染等问题,因此,进一步提升3%氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷摩擦磨损性能成为当前口腔医学修复材料研... 背景:3%(摩尔百分比)氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷在实际应用中易导致对颌牙的过度磨耗,进而增加牙本质暴露的风险,引发牙齿酸痛、牙髓感染等问题,因此,进一步提升3%氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷摩擦磨损性能成为当前口腔医学修复材料研究的热点之一。目的:探究钛酸钡掺杂比例对3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷微观结构、力学性能及摩擦磨损性能的影响。方法:以3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷为主体,通过高温烧结法制备钛酸钡掺杂的3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷材料,其中钛酸钡掺杂量分别为陶瓷粉体质量的0%,2%,4%,6%。检测4组材料的晶格结构、力学性能、微观形貌、耐磨性能。结果与结论:①X射线衍射结果显示,随着钛酸钡掺杂量的增多,复合陶瓷中单斜相氧化锆和钛酸钡的物相占比不断增大,四方相氧化锆的占比不断减小。②扫描电镜观察结果显示,单纯的3%氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷表面存在大量气孔,并且表面致密度较低;4%,6%钛酸钡掺杂陶瓷表面的气孔数量减少、表面致密度提高。③随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的密度持续降低,孔隙率先降低后升高,其中6%钛酸钡掺杂陶瓷的密度最低,4%钛酸钡掺杂陶瓷的孔隙率最低;随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的维氏硬度与断裂韧性持续降低,弹性模量先升高后降低,其中4%钛酸钡掺杂陶瓷的弹性模量最大。④利用直径10μm的金刚石进行划痕实验,结果显示:随着钛酸钡掺杂量的增加,陶瓷的摩擦系数和划痕深度均呈先降低后升高的趋势,其中4%钛酸钡掺杂陶瓷的摩擦系数与划痕深度最低;扫描电镜观察结果显示,4组陶瓷试样划痕两侧出现了不同程度的破碎,其中单纯氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷的划痕边缘破碎最为严重,4%钛酸钡掺杂陶瓷的划痕边缘破碎最轻。⑤结果表明,4%钛酸钡掺杂氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷复合材料具有高的耐磨性和强度,可保持长期稳定性。 展开更多
关键词 钛酸钡 氧化锆 陶瓷 口腔医学 耐磨性能 微观形貌 工程化口腔材料
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基于深空极端环境的3D打印PA12性能调控
3
作者 曾勇 蒋雪松 +1 位作者 王璞 陈继民 《材料工程》 北大核心 2026年第2期80-90,共11页
PA12材料具备良好的热稳定性和耐辐照特性,在深空制造中具有广泛的应用前景。然而,在地面采用熔融沉积成形(fused deposition modeling,FDM)制备的PA12材料普遍存在孔隙率高、层间结合差等结构缺陷,导致其力学性能受限,难以直接在深空... PA12材料具备良好的热稳定性和耐辐照特性,在深空制造中具有广泛的应用前景。然而,在地面采用熔融沉积成形(fused deposition modeling,FDM)制备的PA12材料普遍存在孔隙率高、层间结合差等结构缺陷,导致其力学性能受限,难以直接在深空环境中使用。为解决这一问题,本研究提出利用深空极端环境条件对打印材料进行改性,提高其力学性能使其满足深空制造对结构完整性和力学性能的高要求。通过模拟深空环境中的典型变量,包括高温热处理、紫外辐照和厌氧固化,系统评估不同工艺对PA12材料微观结构及力学性能的影响。研究表明:200℃下热处理10 min,样品弯曲强度提高66.2%;引入3%(质量分数,下同)的光引发剂和4%的光交联剂并紫外辐照2 min后,样品拉伸强度提升17.5%;掺杂3%厌氧胶并辐照2 min后,样品压缩强度提高34.4%。最终,综合多种处理工艺对样品进行协同调控,使样品的拉伸、弯曲与压缩强度分别提高75%、94.2%和62.2%。本研究通过模拟深空极端环境探究其对PA12材料性能的影响,验证了利用深空环境变量对PA12材料进行改性的可行性,为实现高性能弹性构件在深空环境下的在轨制造提供了有效技术路径和理论支撑。 展开更多
关键词 3D打印 PA12 FDM 深空极端环境 力学性能
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Ti_(3)SiC_(2)基复相陶瓷中第二相增强机制研究
4
作者 贾换 尹洪峰 +1 位作者 潘丽青 袁蝴蝶 《中国陶瓷》 北大核心 2026年第3期9-15,共7页
采用反应热压烧结法在1550℃保温3h制备了三种不同第二相的Ti_(3)SiC_(2)基复相陶瓷——TiC/Ti_(3)SiC_(2)、SiC/Ti_(3)SiC_(2)、MgAl_(2)O_(4)/Ti_(3)SiC_(2)。结合X射线衍射和扫描电镜,分析了第二相对复相陶瓷相组成、力学性能、导电... 采用反应热压烧结法在1550℃保温3h制备了三种不同第二相的Ti_(3)SiC_(2)基复相陶瓷——TiC/Ti_(3)SiC_(2)、SiC/Ti_(3)SiC_(2)、MgAl_(2)O_(4)/Ti_(3)SiC_(2)。结合X射线衍射和扫描电镜,分析了第二相对复相陶瓷相组成、力学性能、导电性能及显微结构的影响。研究表明:TiC/Ti_(3)SiC_(2)复相陶瓷的Ti_(3)SiC_(2)相含量高达90%,其电导率最高为3.59 MS/m;与Ti_(3)SiC_(2)相比,MgAl_(2)O_(4)/Ti_(3)SiC_(2)复相陶瓷的力学性能最佳,弯曲强度为472.7 MPa,断裂韧性为4.45 MPa·m^(1/2),分别提高了38.1%、11.0%;添加第二相后,复相陶瓷以穿晶断裂为主,如层内裂纹偏转、桥联和晶粒扭曲等增韧机制更加明显。 展开更多
关键词 Ti_(3)SiC_(2) 第二相 力学性能 显微结构
原文传递
仿木年轮结构Si_(3)N_(4)/Ni和316配副在海洋环境中的摩擦磨损性能研究
5
作者 陈威 王朝 +4 位作者 周奥 李耶童 赵文卓 张建军 杨勇强 《陕西科技大学学报》 北大核心 2026年第1期152-160,共9页
本论文系统研究了仿木年轮Si_(3)N_(4)/Ni复合材料在海水中的摩擦磨损性能.在本研究中,利用热压烧结工艺制备仿木年轮的Si_(3)N_(4)/Ni复合材料,采用端面磨损试验机研究Si_(3)N_(4)/Ni复合材料与316不锈钢配副在人工海水环境中的摩擦磨... 本论文系统研究了仿木年轮Si_(3)N_(4)/Ni复合材料在海水中的摩擦磨损性能.在本研究中,利用热压烧结工艺制备仿木年轮的Si_(3)N_(4)/Ni复合材料,采用端面磨损试验机研究Si_(3)N_(4)/Ni复合材料与316不锈钢配副在人工海水环境中的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察与分析摩擦副表面的磨损形貌,采用EDS能谱仪和拉曼光谱来定性分析磨损面的表面元素与物质分布.结果表明,随着滑动速度增大,纯氮化硅和Si_(3)N_(4)/Ni复合材料与316不锈钢配副的摩擦系数均有所增大,在相同速度下,Si_(3)N_(4)/Ni复合材料与316配副表现出较好的摩擦磨损性能.当滑动速度为100 r/min时,Si_(3)N_(4)/Ni-316摩擦副表现出最优的摩擦学性能,摩擦系数为0.45,复合材料销磨损率为1.503×10^(-6)mm^(3)/Nm,金属盘磨损率为1.03×10^(-4)mm^(3)/Nm.Si_(3)N_(4)/Ni复合材料表现出相对较好的摩擦学性能,这主要归因于在复合材料摩擦表面发生了摩擦化学反应,生成硅胶(SiO_(2))和Ni_(2)SiO_(4)等物质,起到了减摩与润滑作用. 展开更多
关键词 Si_(3)N_(4)复合陶瓷 海水环境 摩擦磨损
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3C-SiC晶体制备研究进展
6
作者 徐锦涛 高攀 +5 位作者 何唯一 蒋圣楠 潘秀红 汤美波 陈锟 刘学超 《无机材料学报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
碳化硅(SiC)作为一种典型的宽禁带半导体材料,在大功率、高频、高温电子器件应用中的重要性日益凸显。近年来,SiC半导体已成为新能源汽车中电驱动模块和充电模块的主要功率器件材料,相比Si基的绝缘栅极双极型晶体管(Insulated Gate Bipo... 碳化硅(SiC)作为一种典型的宽禁带半导体材料,在大功率、高频、高温电子器件应用中的重要性日益凸显。近年来,SiC半导体已成为新能源汽车中电驱动模块和充电模块的主要功率器件材料,相比Si基的绝缘栅极双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistors,IGBTs)少数载流子器件,SiC材料能够以高频器件结构的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和金属-氧化物-半导体晶体管(MOSFET))实现高耐压,同时具有低导通电阻、高频的特性。未来,SiC在交通新能源电动航空器及低空经济中的电动垂直起降航空器(Electric Vertical Take-off and Landing,eVTOL)、增强现实(Augmented Reality,AR)、光伏逆变与轨道交通等领域也将扮演不可或缺的角色。在众多SiC晶型中,3C-SiC具有独特的立方结构,并且有更高的热导率(500 W/(m·K))与沟道迁移率(约300 cm^(2)/(V·s)),展现了显著的应用潜力和研究价值。本文概述了3C-SiC晶体结构特点、基本物理特性、应用优势以及主要生长方法,包括化学气相沉积(CVD)法、持续供料物理气相传输(CF-PVT)法、升华外延(SE)法和顶部籽晶溶液(TSSG)法,综述了以上几种方法制备3C-SiC晶体的研究进展与最新成果,重点分析讨论了气相和液相生长方法的热力学特性与生长机理,并对微观层面的晶体生长过程进行分析总结,展望了3C-SiC晶体的未来发展和应用方向。 展开更多
关键词 宽禁带半导体 3C-SiC晶体 晶体生长 微观机理 综述
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快速凝固Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷材料先进制备与高温力学性能研究进展
7
作者 米文元 王志刚 +9 位作者 付继轩 倪志豪 李鹏博 刘仍谦 张永和 王炫力 谢敏 宋希文 欧阳家虎 牟仁德 《材料工程》 北大核心 2026年第3期81-94,共14页
快速凝固Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷微观结构由超细、三维网状缠结的单晶Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)组成,尤其在择优生长方向上表现出优异的高温力学性能,如强度、韧性和高温抗蠕变性等,使其成为高温氧化气氛下长期稳定服役的优选超高温... 快速凝固Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷微观结构由超细、三维网状缠结的单晶Al_(2)O_(3)和ZrO_(2)组成,尤其在择优生长方向上表现出优异的高温力学性能,如强度、韧性和高温抗蠕变性等,使其成为高温氧化气氛下长期稳定服役的优选超高温结构陶瓷材料。本文综述了近些年Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷材料体系、先进制备工艺技术、微观组织特征及高温力学性能的主要研究进展。介绍了当前国内外已开展的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷的材料体系及其分类;阐述了Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷快速凝固先进制备技术的基本原理、技术优势、局限性及其主要应用领域。重点对快速凝固Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷的典型微观结构和高温力学性能,如高温抗蠕变性和高温抗弯强度进行了系统阐述。相较于传统技术制备的共晶陶瓷,利用快速凝固技术制备的具有独特微观结构和优异力学性能的Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)基共晶陶瓷,不仅提高了传统氧化物陶瓷材料的高温力学性能,尤其是在极端高温、高压及强氧化等恶劣环境下的应用,展现出前所未有的潜力和价值。 展开更多
关键词 Al_(2)O_(3)-ZrO_(2) 共晶陶瓷 快速凝固 高温力学 超高温陶瓷
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多组分共掺杂In_(2)O_(3)基陶瓷靶材的显微结构与电性能
8
作者 李婷 吴芳洲 +3 位作者 许积文 杨玲 朱归胜 徐华蕊 《硅酸盐学报》 北大核心 2026年第3期1063-1071,共9页
为满足太阳能电池对高迁移率透明导电氧化物薄膜的需求,本工作提出一种利用ZrO_(2)、CeO_(2)、Ta_(2)O_(5)和TiO_(2)多组分共掺杂方案,制备In_(2)O_(3)基陶瓷靶材(IZCTO),并研究烧结温度和时间对靶材结构与性能的影响。结果表明,IZCTO... 为满足太阳能电池对高迁移率透明导电氧化物薄膜的需求,本工作提出一种利用ZrO_(2)、CeO_(2)、Ta_(2)O_(5)和TiO_(2)多组分共掺杂方案,制备In_(2)O_(3)基陶瓷靶材(IZCTO),并研究烧结温度和时间对靶材结构与性能的影响。结果表明,IZCTO靶材呈现单一立方铁锰矿In_(2)O_(3)相结构,具有细小致密堆积的晶粒及均匀的元素分布。随着烧结温度升高和保温时间延长,靶材中的气孔得到有效消除,致密性显著提升。尤其在1550℃烧结6 h后,靶材的综合性能达到优异水平,其相对密度高达99.35%,电阻率低于1.181×10^(–3)Ω·cm。因此,本工作设计及制备的IZCTO靶材可为磁控溅射沉积高迁移率TCO薄膜提供研究基础。 展开更多
关键词 陶瓷靶材 高迁移率 共掺杂 氧化铟 烧结
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h-BN形状对Si_(3)N_(4)基复合陶瓷的高温摩擦学性能影响研究
9
作者 蔺鹏宇 李涛 +5 位作者 宋俊杰 毛宇 章子怡 游鑫 胡丽天 张永胜 《机械工程学报》 北大核心 2026年第1期148-158,共11页
采用热压烧结技术制备出了Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料,并探究了不同形状六方氮化硼对Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料相结构、微观组织、力学性能与高温摩擦性能的影响规律。结果表明:相比于片状六方氮化硼,球状六方氮化硼促进三... 采用热压烧结技术制备出了Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料,并探究了不同形状六方氮化硼对Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料相结构、微观组织、力学性能与高温摩擦性能的影响规律。结果表明:相比于片状六方氮化硼,球状六方氮化硼促进三维连续结构氮化硅基体的形成,使其抗弯强度((369±15.6)MPa)和断裂韧性((5.3±0.78)MPa·m^(1/2))均提高了8%左右。在高温摩擦过程中,磨粒磨损和脆性断裂被认为是Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料的主要磨损机制。当三维结构复合材料(由球状六方氮化硼制备)在800℃下与氮化硅对摩副摩擦时,具有高承载能力的连续氮化硅基体以及自润滑、高热稳定性的致密连续摩擦层的形成,使其比均质结构复合材料(由片状六方氮化硼制备)的摩擦系数降低约23%,磨损率降低近一个数量级。 展开更多
关键词 Si_(3)N_(4)/h-BN自润滑复合材料 三维连续结构 高温 减摩抗磨
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织构化氧化铝陶瓷的烧结机制
10
作者 陈晗 王研 +2 位作者 毛小建 章健 王士维 《硅酸盐学报》 北大核心 2026年第2期362-372,共11页
在传统模板晶粒生长法中,多模板相互碰撞与基体粗化是氧化铝陶瓷织构化的主要形成机制。通过将不同晶面取向[A–(110)、C–(001)、M–(100)、R–(012)]的氧化铝单晶片埋入多晶颗粒堆积体,在无液相添加的固态烧结条件下制备单晶–陶瓷复... 在传统模板晶粒生长法中,多模板相互碰撞与基体粗化是氧化铝陶瓷织构化的主要形成机制。通过将不同晶面取向[A–(110)、C–(001)、M–(100)、R–(012)]的氧化铝单晶片埋入多晶颗粒堆积体,在无液相添加的固态烧结条件下制备单晶–陶瓷复合体,揭示了单晶片的吞并生长现象及诱导晶粒定向机制。不同温度下的显微结构演变结果表明,未掺杂MgO烧结助剂时,A、C晶面单晶径向吞并距离相近,约为200μm;掺杂MgO助剂后可抑制晶粒异常生长并致使吞并距离较未添加体系显著降低(115~118μm)。电子背散射衍射表征发现,C晶面界面处存在400μm的梯度取向分布,远超其物理吞并范围,而A晶面诱导范围仅200μm。这种差异源于氧化铝在C轴方向具有更大的热膨胀系数,所产生的内应力驱动周围晶粒再取向。因此,单晶对多晶的定向作用包含双重机制:基于晶界能量最小化的局部吞并;由各向异性热应力产生的长程取向诱导作用。单晶模板吞并与非接触长程诱导取向协同烧结机制为使用模板晶粒生长法制备织构化氧化铝透明陶瓷提供了理论依据。 展开更多
关键词 模板晶粒生长法 多晶α-氧化铝 织构化 单晶蓝宝石
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高温度梯度凝固成形超高温氧化物共晶陶瓷组织演变及力学性能研究进展
11
作者 姜浩 苏海军 +5 位作者 余明辉 王若彤 申仲琳 郭一诺 张卓 郭敏 《硅酸盐学报》 北大核心 2026年第2期414-427,共14页
为满足航空发动机等高端装备对超高温结构材料的严苛需求,基于熔体生长,兼具高熔点、优异抗氧化/耐腐蚀性能的氧化物共晶陶瓷已成为高温长时服役的关键候选材料。然而,如何突破氧化物共晶陶瓷大尺寸构件成形、凝固缺陷控制、强各向异性... 为满足航空发动机等高端装备对超高温结构材料的严苛需求,基于熔体生长,兼具高熔点、优异抗氧化/耐腐蚀性能的氧化物共晶陶瓷已成为高温长时服役的关键候选材料。然而,如何突破氧化物共晶陶瓷大尺寸构件成形、凝固缺陷控制、强各向异性小平面共晶取向调控、以及强韧化等是推进该类材料工程化应用的关键。本文概述了提拉法、激光悬浮区熔、激光定向能量沉积及激光粉末床熔融4种制备超高温氧化物共晶陶瓷凝固成形技术的原理与发展现状,介绍了凝固过程中缺陷的形成机理和控制策略。重点阐述了氧化物共晶陶瓷的凝固组织演变规律与均细化调控方法、晶体取向选择影响因素和调控机制,以及氧化物共晶陶瓷的室温/高温力学性能与失效机理、高温组织稳定性及高温熔盐腐蚀性能研究进展。最后,展望了超高温氧化物共晶陶瓷在高梯度凝固成形、非平衡凝固缺陷抑制和多级协同强韧化3个方面的发展趋势。 展开更多
关键词 氧化物共晶陶瓷 凝固成形 组织演变 性能调控
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纳米TiO_(2)对Al_(2)O_(3)陶瓷烧结特性的影响
12
作者 陈友梅 李镒成 +5 位作者 何婷 刘应寿 黎阳 肖汉宁 袁谋云 张伟群 《硅酸盐通报》 北大核心 2026年第1期256-263,共8页
以煅烧α-Al_(2)O_(3)粉体为原料、纳米TiO_(2)为烧结助剂、羧甲基纤维素为成型黏结剂,采用模压成型-常压烧结制备了Al_(2)O_(3)陶瓷,研究了烧结温度及纳米TiO_(2)添加量对Al_(2)O_(3)陶瓷微观形貌、线收缩率、物相结构、体积密度、孔... 以煅烧α-Al_(2)O_(3)粉体为原料、纳米TiO_(2)为烧结助剂、羧甲基纤维素为成型黏结剂,采用模压成型-常压烧结制备了Al_(2)O_(3)陶瓷,研究了烧结温度及纳米TiO_(2)添加量对Al_(2)O_(3)陶瓷微观形貌、线收缩率、物相结构、体积密度、孔隙率、抗折强度和白度的影响,评估了烧结特性。结果表明,添加适量纳米TiO_(2)能够显著提高Al_(2)O_(3)陶瓷的烧结性能,而过量纳米TiO_(2)会造成Al_(2)O_(3)晶粒异常长大,进而导致收缩率和体积密度降低、孔隙率增大。当纳米TiO_(2)添加量为0.7%(质量分数)、烧结温度为1 500℃时,Al_(2)O_(3)陶瓷性能较为优异,其抗折强度达到最大值,为(188.89±5.87) MPa,体积密度、孔隙率和白度分别为3.45 g·cm^(-3)、7.78%和76.6。 展开更多
关键词 Al_(2)O_(3)陶瓷 纳米TiO_(2) 模压成型 烧结温度 烧结助剂
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热障涂层微观结构的X射线与扫描电镜研究
13
作者 胡鹏飞 林杰 +4 位作者 姜云 陈静涛 孙银洁 谢忱 鲁波 《实验科学与技术》 2026年第1期31-37,共7页
高温陶瓷热障涂层的厚度、裂纹、孔隙及孔隙率等微观结构是评价涂层热障性能的关键参考,该文以三层结构热障涂层为研究对象,并用三维X射线显微镜与扫描电子显微镜,从二维和三维视角研究了热障涂层形貌、厚度、孔隙及孔隙率等结构特征。... 高温陶瓷热障涂层的厚度、裂纹、孔隙及孔隙率等微观结构是评价涂层热障性能的关键参考,该文以三层结构热障涂层为研究对象,并用三维X射线显微镜与扫描电子显微镜,从二维和三维视角研究了热障涂层形貌、厚度、孔隙及孔隙率等结构特征。涂层服役前后的二次电子和背散射电子扫描分析表明,涂层具有自愈合层致密性结构和内层非致密瑕疵区存在。三维X射线显微镜采集的三维图像大尺度展示了裂纹以及孔隙等微观结构信息。通过灰度值分析,评判了自愈合层的致密度及其强阻氧性能,运用各功能涂层灰度值差异对比评判它们之间的结合强度。结果显示,两种设备的图像解析结果基本一致,为高温陶瓷热障复合涂层微观结构特征的全面解析提供了可行策略。 展开更多
关键词 热障涂层 微观结构 孔隙率 裂纹 三维X射线显微镜 扫描电子显微镜
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基于液态金属镓制备二维氮化镓及其光电性能研究
14
作者 李泽熙 卢文杰 +3 位作者 王朝 张璐 李述体 高芳亮 《无机材料学报》 北大核心 2026年第3期377-384,共8页
二维氮化镓(GaN)因既具有宽禁带半导体特性,又具有量子限域效应双重特征,在紫外光电子领域具有广阔的应用前景。然而,金属有机化学气相沉积和分子束外延等常用方法制备二维GaN通常需要较高的生长温度、较长的制备时间和相对较高的成本... 二维氮化镓(GaN)因既具有宽禁带半导体特性,又具有量子限域效应双重特征,在紫外光电子领域具有广阔的应用前景。然而,金属有机化学气相沉积和分子束外延等常用方法制备二维GaN通常需要较高的生长温度、较长的制备时间和相对较高的成本。针对上述关键挑战,本研究利用液态金属镓具有低温下熔化和易氧化的特点,研发了一种高效、相对低温的二维GaN制备策略。首先,利用简单易行的旋涂剥离法,直接从液态镓表面提取获得非晶态氧化镓(Ga_(2)O_(3));随后,通过氮化处理工艺,在相对较低的温度(850℃)下,对非晶Ga_(2)O_(3)进行处理,成功实现了高晶体质量GaN的制备。研究结果表明,制备的二维GaN厚度约为2.2 nm,横向尺寸为厘米量级,晶体结构为六方纤锌矿结构。基于制备的二维GaN构建了光电导型紫外光电探测器,性能测试表明在5 V偏置电压和325 nm波长紫外光照射下,器件展示出良好的响应度(4.14 A/W)和较高的探测率(1.02×10^(13) Jones)。本研究基于液态金属镓制备了大面积二维GaN材料,为开发低维高性能紫外光电探测器提供了参考借鉴。 展开更多
关键词 GAN 液态金属镓 旋涂剥离法 紫外探测器
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Gd^(3+)和Yb^(3+)对CMAS腐蚀产物结晶行为的影响及协同作用机理
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作者 张广珩 石金瑜 +2 位作者 沈泓宇 张洁 王京阳 《无机材料学报》 北大核心 2026年第1期27-36,I0001-I0003,共13页
随着航空发动机服役温度的升高,低熔点钙镁铝硅酸盐(CaO-MgO-AlO_(1.5)-SiO_(2),CMAS)腐蚀成为导致热结构部件防护涂层失效的重要因素。在典型热障涂层(Thermal barrier coating,TBC)及环境障涂层(Environmental barrier coating,EBC)的... 随着航空发动机服役温度的升高,低熔点钙镁铝硅酸盐(CaO-MgO-AlO_(1.5)-SiO_(2),CMAS)腐蚀成为导致热结构部件防护涂层失效的重要因素。在典型热障涂层(Thermal barrier coating,TBC)及环境障涂层(Environmental barrier coating,EBC)的CMAS腐蚀过程中,稀土组分对反应产物的结晶以及CMAS腐蚀渗透过程具有显著影响。本研究聚焦TBC和EBC体系中广泛采用的两种稀土元素——钆和镱,制备了一系列钆-镱氧化物((Gd_(x)Yb_(1-x))_(2)O_(3),x=0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.50和1.00),系统研究其与CMAS沉积物在1300℃下的反应产物,并探讨这两种稀土元素的协同作用机理。结果表明,钆离子有效诱导磷灰石结构产物的形成,但熔体消耗效率较低;镱离子促进石榴石和磷硅酸钙结构产物的形成,但其产物结晶动力学迟滞。进一步讨论了钆和镱离子在产物中的配分特征以及残余CMAS熔体成分的变化,提出在一定比例范围内(钆摩尔分数为5%~20%)两者之间存在协同效应。通过合理设计涂层中钆和镱元素的比例,可以促进磷灰石结晶,阻止熔体渗透,同时改善石榴石和磷硅酸钙迟滞的结晶动力学,从而加速熔体消耗。探究协同作用为TBC/EBC的抗CMAS腐蚀改性成分设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 钆-镱氧化物 CMAS腐蚀 反应结晶产物 协同作用
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SPS参数对ZrC-SiC陶瓷微观结构及力学性能的影响
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作者 任静 解静 +4 位作者 王龙 张前 孙国栋 李辉 贾研 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2026年第1期34-39,共6页
采用放电等离子烧结(SPS)工艺在不同烧结温度、保温时间、烧结压力下制备了一系列ZrC-SiC复相陶瓷,研究工艺参数对材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,陶瓷致密度与硬度均有所提升,高于1 500℃后提升缓慢,需增... 采用放电等离子烧结(SPS)工艺在不同烧结温度、保温时间、烧结压力下制备了一系列ZrC-SiC复相陶瓷,研究工艺参数对材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,陶瓷致密度与硬度均有所提升,高于1 500℃后提升缓慢,需增大压力或延长保温时间来进一步提高致密度,但过高的压力和保温时间会导致材料致密度和力学性能下降。在1 500℃/50 MPa/5 min下制备的ZrC-SiC复相陶瓷展现出优异的力学性能,其相对密度达到99.95%,维氏硬度和弯曲强度分别为21.01 GPa和357.37 MPa。 展开更多
关键词 ZrC-SiC超高温陶瓷 SPS 烧结参数 力学性能
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釉中BaO/CaO比对青花瓷呈色及晕散的影响研究
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作者 李小龙 李勋 +3 位作者 汪启轩 赵田贵 董伟霞 包启富 《陶瓷学报》 北大核心 2026年第1期180-187,共8页
青花瓷作为中国传统文化的瑰宝,在烧制过程中,因受青花色料、釉料配方组成以及制备工艺的影响,青花装饰易出现发色不均,并使其线条或块面呈现出不同程度的“晕散”现象,这种现象在不同朝代乃至同一朝代都普遍存在。为了阐明青花瓷广泛... 青花瓷作为中国传统文化的瑰宝,在烧制过程中,因受青花色料、釉料配方组成以及制备工艺的影响,青花装饰易出现发色不均,并使其线条或块面呈现出不同程度的“晕散”现象,这种现象在不同朝代乃至同一朝代都普遍存在。为了阐明青花瓷广泛的呈色变化和“晕散”现象,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶光谱(FTIR)、电子探针(EPMA)、光学显微镜(OM)等方法分析青花瓷釉中BaO/CaO比对青花瓷色度值、晕散距离、微观结构、釉层网络结构以及釉中Co^(2+)浓度的影响。实验结果表明,随着釉中BaO/CaO比的增大,釉层网络结构中Si-O-Si键减少,青花瓷线条的“晕散”距离随之增大(60μm~100μm),但是当BaO/CaO比增至1.71时,青花色料与釉界面反应层中存在结构稳定的八面体尖晶石晶体,导致“晕散”距离减至60μm左右。类似地,b*值随BaO/CaO比值的增大,先从−33.65增至−29.38,然后减至−33.1。本研究有助于增进对我国古代青花瓷呈色与晕散现象的科学理解,为相关传统装饰工艺的技术探讨提供一定的物理化学参考。 展开更多
关键词 青花瓷 BaO/CaO 呈色和“晕散” 八面体尖晶石 釉层网络结构
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SiC_(p)/Ti_(3)SiC_(2)/Al复合材料的制备与性能研究
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作者 孙静 《中国陶瓷》 北大核心 2026年第3期33-39,共7页
Al基复合材料因其低密度和高比强度,在航空航天等高技术领域具有广阔的应用前景。然而,其基体偏软、摩擦系数高且润滑性差,严重制约其在复杂摩擦工况下的服役性能。本文采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了SiC_(p)含量分别为1%、2%、3%... Al基复合材料因其低密度和高比强度,在航空航天等高技术领域具有广阔的应用前景。然而,其基体偏软、摩擦系数高且润滑性差,严重制约其在复杂摩擦工况下的服役性能。本文采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了SiC_(p)含量分别为1%、2%、3%和5%的SiC_(p)/Ti_(3)SiC_(2)/Al复合材料,系统研究了SiC_(p)含量与烧结温度(450~550℃)对材料组织与性能的影响。结果表明,SiC_(p)颗粒在Al基体中弥散分布,但当含量超过3%时出现明显团聚现象,导致复合材料致密度有所降低。尽管如此,SiC_(p)的加入显著提升了复合材料的硬度及抗塑性变形能力。在5%SiC_(p)、550℃烧结条件下,复合材料的摩擦系数降至约0.15,磨损量约为0.5 mg,较1%SiC_(p)、400℃条件下降超过60%。研究表明,加入SiC_(p)颗粒能够有效提高Al基复合材料的硬度、耐磨性和抗变形能力。 展开更多
关键词 复合材料 SiC_(p) Ti_(3)SiC_(2) 放电等离子烧结 摩擦磨损
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从18世纪梅森蓝洋葱装饰衍变审视中欧陶瓷艺术的互鉴互育
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作者 姜郭霞 邓举青 刘晓丽 《中国陶瓷工业》 2026年第1期83-92,共10页
自从1602年荷兰东印度公司与中国进行瓷器贸易以来[1],陶瓷装饰艺术被一起传入欧洲。18世纪初,欧洲第一家硬质瓷器厂梅森成立[2],为了满足宫廷装饰和贵族对异国风格瓷器的大量需求,梅森画家开始从中国釉下蓝瓷绘画中寻找灵感,并结合欧... 自从1602年荷兰东印度公司与中国进行瓷器贸易以来[1],陶瓷装饰艺术被一起传入欧洲。18世纪初,欧洲第一家硬质瓷器厂梅森成立[2],为了满足宫廷装饰和贵族对异国风格瓷器的大量需求,梅森画家开始从中国釉下蓝瓷绘画中寻找灵感,并结合欧洲其他工厂蓝白瓷画的装饰风格,创造出风靡一时的“蓝洋葱”装饰图案。这种釉下蓝图案从中国传统折枝花鸟画的具象造型和非对称构图方式衍变成人为表现化、造型几何化、布局装饰化、釉彩单色化的装饰图案。研究以18世纪欧洲梅森工厂中著名的蓝洋葱装饰图案为切入点,探讨其发展历程、衍变方式和原因以及与中国陶瓷装饰图案的互相影响。通过深入剖析中国与欧洲不同文化艺术的内涵,得出“中国风”的欧洲化过程并不是一味地模仿和照抄,而是从仿制到创新、从物质需求到精神层面的过渡。从而分析出中欧跨文化的相互影响所体现的作用主要是:促进中欧美术在造型和形式上的革新,体会中欧装饰传统和审美趣味的差异,进而感受文化交融带来的创造与融合之美。 展开更多
关键词 梅森瓷器 蓝洋葱 陶瓷装饰 中国风 东西方艺术
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基于田口法的铁尾矿陶瓷透水砖配合比优化设计研究
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作者 吴迪 汪宝玉 +2 位作者 邵俊丽 陈琼 董晓烨 《中国陶瓷》 北大核心 2026年第3期49-58,共10页
以硅藻土/铁尾矿质量比、造孔剂掺量、烧结温度及造孔剂粒径级配为优化参数,以透水砖的透水性能和力学强度为优化目标,采用田口法开展了铁尾矿透水砖配合比优化设计研究。得出四个优化参数影响透水砖性能的敏感程度,确定了兼具力学强度... 以硅藻土/铁尾矿质量比、造孔剂掺量、烧结温度及造孔剂粒径级配为优化参数,以透水砖的透水性能和力学强度为优化目标,采用田口法开展了铁尾矿透水砖配合比优化设计研究。得出四个优化参数影响透水砖性能的敏感程度,确定了兼具力学强度和透水系数的最优配合比,量化了两者在造孔剂掺量上的差异。进而以造孔剂掺量为变量开展了三组对照试验,对透水砖性能进行了预测和验证。结果表明,预测值与实测值误差小于5%,验证了田口法设计优化透水砖配合比设计的可行性。最终确定铁尾矿陶瓷透水砖的最优配合比为:硅藻土/铁尾矿质量比1∶4、造孔剂掺量7.5%、造孔剂粒径0.16~0.21 mm、烧结温度1100℃,此方案下的陶瓷透水砖性能满足国标要求,抗压强度为25.85 MPa、抗拉强度为3.16 MPa、透水等级达B级标准(1.21×10-2 cm·s-1),微观结构以莫来石和钙长石为主要晶相,形成高强度骨架与连通孔隙的平衡体系。鲁棒性试验表明,在原料及温度波动范围内,性能稳定达标,重金属离子浸出浓度远低于国标要求,环境风险可控。 展开更多
关键词 陶瓷透水砖 铁尾矿 田口法 配合比优化
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