新型陶瓷材料的制备与性能研究

戚冰等：铌酸锶钡陶瓷材料的制备及介电性能研究　

铌酸锶钡陶瓷材料的制备及介电性能研究　

戚冰，陈国华　

（桂林电子科技大学材料科学与工程系，广西桂林５４１００４）　

摘要：　以ＢａＣＯ３，ＳｒＣＯ３和Ｎｂ２Ｏ５作为原料，采用高　

能球磨工艺制备ＳＢＮ５０陶瓷粉体。球磨后的粉体不经　

煅烧，直接压片成型，在１２５０￣１３５０℃下保温１．５～１２ｈ　

可制备出ＳＢＮ５０陶瓷材料，并对此进行了Ｘ射线衍射　

分析、扫描电镜观察和性能测试。结果表明：球磨３０ｈ　

的粉体在ｌｌＯ０＂Ｃ时合成ＳＢＮ５０单相；随着烧结温度的　

升高和保温时间的延长，ＳＢＮ５０陶瓷的介电常数先增大　

后减小，晶粒大小呈有规律的变化。１３００℃下保温３　ｈ　

制得的陶瓷样品介电常数最高（　一：１４４７），居里温度　

（瓦）为ｌ３Ｏ℃。　

关键词：　高能球磨；铌酸锶钡陶瓷；Ｘ射线衍射；扫　

描电镜；介电性能　

中图分类号：ＴＢ３２　文献标识码：Ａ　

文章编号：　１００１．９７３１（２ｏｏ７）增刊．０７９３．０３　

１　引　言　

铌酸锶钡Ｓｒ￣Ｂａ１＿Ｊ￣ｏ２０６（Ｏ，２５≤　≤Ｏ．７５，简写为ＳＢＮ）　

是ＳｒＮｂ２Ｏ６和ＢａＮｂ２０６的固溶体，在组成范围内属于四方　

钨青铜结构，具有优良的光电、压电和铁电性能ｆｌ一。更　

重要的是随着Ｓｒ／Ｂａ比例的变化，ＳＢＮ的居里温度、铁电　

性能、介电性能及其微观结构呈现规律性的改　３＇羽。　

ＳＢＮ晶体具有优秀的单晶特性，致密度高，已成功　

应用在光学领域。虽然ＳＢＮ单晶应用前景广阔，但其制　

备工艺复杂、成本过高、单晶形成不易，大大限制了在　

其它领域中的应用。ＳＢＮ陶瓷与ＳＢＮ晶体具有相似的性　

能，且容易制备，现已成为该体系研究的重点之一。传　

统电子陶瓷工艺制备ＳＢＮ陶瓷材料，在无压环境下烧结　

时，易出现晶粒异常长大现象，很难烧结致密【５】。国内外　

学者在制备高致密度ＳＢＮ陶瓷方面作了大量研究，采用　

了诸多新工艺。例如，Ｘｕ【ｌ】、Ｈｉｒａｎｏ【ｏ　等采用溶胶凝胶法，　

SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯工业与技术 2023 NO.16 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯

钛碳化硅陶瓷材料的研究进展贾换 王娇 徐简 武国强(西安思源学院 陕西西安 710038)摘要： 三元层状化合物钛碳化硅是一种结合金属和陶瓷性能的新型金属陶瓷，它具有较高的力学性能、优良的耐磨损性能、导热导电性能、良好的耐腐蚀和抗高温氧化性能等，被广泛应用于机电、化工、冶金和航空航天等领域。该文首先综述了Ti3SiC2材料的结构、制备方法，其次对Ti3SiC2材料的制备工艺、力学性能等进行了介绍，最后对Ti3SiC2材料未来研究方向进行了展望。关键词： Ti3SiC2 制备 性能 第二相中图分类号： TQ175文献标识码： A 文章编号： 1672-3791(2023)16-0120-04Research Progress of Ti3SiC2 Ceramic MaterialsJIA Huan WANG Jiao XU Jian WU Guoqiang(Xi′an Siyuan University, Xi'an, Shaanxi Province, 710038 China)Abstract: The laminated Ti3SiC2 is a new kind of metallic ceramic because they combine properties of metallic and ceramic simultaneously. Due to the favourable high mechanical property, excellent wear resistance, thermal and electrical conductivity and excellent high temperature oxidation resistance properties, Ti3SiC2 ceramic materials are used in a wide range of fields such as electromechanical, chemical machinerymetallurgical and aerospace. Ti3SiC2 materials preparation, structure and preparation method are reviewed. This paper summarizes properties, preparation methods and the future research direction of Ti3SiC2 composite materials.Key Words: Ti3SiC2; Preparation technology; Performance; Reinforced phaseMn+1AXn是三元层状化合物，如Ti3SiC2、Ti2A1C、Ti2SnC、Ti3A1C2等，其中最典型的是Ti3SiC2[1]。钛碳化硅集陶瓷和金属的优良特性于一身，具有许多优异的特性，如良好的导电导热性、机械加工性、高强度、高硬度、耐化学腐蚀性、耐氧化性等，可作为轴承材料、滑电弓类材料、减摩材料等，在机电、化工等领域广泛应用，因而得到了研究者的极大关注。近年来，研究者利用不同合成方法来钛碳化硅，主要为提高钛碳化硅合成纯度、力学性能、抗氧化性等。本文就钛碳化硅材料的晶体结构、性能特点、制备方法和应用进展进行了总结。1 Ti3SiC2的结构钛碳化硅的结构模型可知：平面硅原子层将八面体Ti6C隔开，形成层状结构，碳原子位于结合八面体Ti6C的中心，一个晶胞由两个钛硅碳分子组成。三元化合物钛碳化硅是一种六方晶系，C原子位于Ti6C八

添加造孔剂法制备多孔陶瓷及其强度与孔径控制

一、本文概述

多孔陶瓷作为一种具有独特结构和性能的新型无机非金属材料，在过滤、分离、吸附、催化、载体、隔热、降噪、生物医疗等众多领域表现出广阔的应用前景。其中，孔径大小及其分布、孔的数量、形状和连通性等孔结构参数对多孔陶瓷的性能起着决定性的作用。因此，如何制备具有理想孔结构的多孔陶瓷材料成为了研究的关键。添加造孔剂法作为一种制备多孔陶瓷的常用方法，通过引入造孔剂在陶瓷基体中形成孔洞，从而实现对多孔陶瓷孔结构的调控。本文旨在探讨添加造孔剂法制备多孔陶瓷的工艺流程、影响多孔陶瓷强度和孔径的关键因素，以及如何通过调整制备参数实现对多孔陶瓷强度和孔径的有效控制，为多孔陶瓷的制备和应用提供理论指导和技术支持。

二、添加造孔剂法制备多孔陶瓷的原理

添加造孔剂法制备多孔陶瓷是一种常见且有效的制备工艺，其基本原理是在陶瓷原料中加入一定数量的造孔剂，这些造孔剂在陶瓷烧结过程中会燃烧或分解，从而留下大量孔洞，形成多孔结构。造孔剂的选择和添加量是影响多孔陶瓷孔结构和性能的关键因素。

造孔剂的种类应具有良好的热稳定性，能够在陶瓷烧结温度范围内不发生化学反应或分解，以保证孔洞的均匀性和稳定性。常用的造孔剂包括炭黑、石墨、有机物等。

造孔剂的添加量决定了多孔陶瓷的孔隙率和孔径大小。添加量过多，会导致陶瓷体积收缩过大，强度降低；添加量过少，则孔洞数量不足，影响多孔陶瓷的性能。因此，合理控制造孔剂的添加量是制备多孔陶瓷的关键。

在制备过程中，造孔剂与陶瓷原料混合均匀后，通过成型和烧结工艺形成多孔陶瓷。成型过程中，造孔剂颗粒随机分布在陶瓷基体中，形成初步的孔结构。在烧结过程中，造孔剂燃烧或分解，形成大量孔洞，同时陶瓷基体发生致密化，形成最终的多孔陶瓷。

通过调整烧结温度和保温时间等工艺参数，可以进一步控制多孔陶瓷的孔结构和性能。烧结温度过高或保温时间过长，可能导致孔洞坍塌，降低多孔陶瓷的孔隙率和比表面积；烧结温度过低或保温时间过短，则可能导致陶瓷基体致密化不足，影响多孔陶瓷的强度。

生物陶瓷材料的材料设计与性能研究

生物陶瓷材料是一种特殊的陶瓷材料，具有优异的生物相容性和生物活性。它在医疗领域中得到广泛应用，如人工关节、牙科修复材料、骨修复材料等。生物陶瓷材料的材料设计和性能研究对于提高其应用性能具有重要意义。

一、生物陶瓷材料的材料设计

生物陶瓷材料的材料设计是指通过合理选择和调控成分、微观结构和制备工艺来实现材料的性能需求。首先，需要选择合适的原料，常见的有氧化锆、羟基磷灰石、钙钛矿等。这些原料具有良好的生物相容性和力学性能，可满足人体健康需求。其次，需要确定合适的成分比例和添加剂，以调整生物陶瓷材料的物理化学性能。例如，通过调整钙钛矿的配比，可以改变其晶体结构和力学性能。最后，制备工艺也是材料设计中不可忽视的一环。不同的制备方法会对材料的性能和微观结构产生重要影响。

二、生物陶瓷材料的力学性能

生物陶瓷材料的力学性能对于承受人体内力和形成稳定的修复结构至关重要。通常，生物陶瓷材料需要具备较高的抗压和抗弯强度，以承受人体重负荷和咬合力。此外，为了避免材料在使用过程中出现破碎、剥落等问题，生物陶瓷材料还需要具有良好的抗磨损、抗疲劳性能。这些性能可以通过调控材料的成分和微观结构来实现，如增加晶体杂质、微观缺陷等。

三、生物陶瓷材料的生物相容性

生物陶瓷材料被植入人体后需要与周围组织和生物体保持良好的相容性。因此，生物陶瓷材料的生物相容性是评价其应用性能的重要指标之一。生物相容性可以从生物体水平和细胞水平进行评估。在生物体水平上，可以通过动物实验和临床观察来评价材料的组织相容性和免疫反应。在细胞水平上，可以通过体外细胞培养实验来评价材料对细胞的影响。为了提高生物陶瓷材料的生物相容性，可以通过表面修饰、改变材料的粗糙度和温度等方法。

四、生物陶瓷材料的生物活性

生物活性是生物陶瓷材料的一种特殊性能，指材料与生物体相互作用时能够诱导特定的生物反应，如骨组织修复、血管生成等。生物活性的实现主要依赖于材料表面的离子交换和溶解行为。例如，钙钛矿材料在体液中会释放出钙离子，与周围骨组织发生相互作用，促进骨组织修复。因此，生物陶瓷材料的生物活性可以通过调控材料的化学成分和制备工艺来实现。