ZTA陶瓷微波烧结研究
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微波烧结技术的研究及应用烧结技术作为现代工业制造的重要一环,在不同领域得到了广泛应用。
传统烧结技术需要高温、高能耗、高成本、高污染等问题一直存在着。
近年来,随着微波技术的发展,微波烧结技术逐渐受到研究者的重视。
本文将围绕微波烧结技术的研究及应用展开讨论。
一、微波烧结技术的基本原理微波烧结技术是利用微波场的电磁能量,使压力、温度等因素产生惊人变化,使物质发生化学反应、相变或者形态转化过程。
其基本原理是将微波能量转化为热能,使样品温度迅速升高,达到烧结温度,从而实现烧结。
在微波场的作用下,样品中的水分子和其他极性分子会旋转或者摆动,产生摩擦热,使样品温度升高。
对于非极性分子,由于其不具有旋转或者摆动的特性,所以对微波烧结的加热效果不明显。
因此,微波烧结技术有着选择性加热的特点。
二、微波烧结技术的研究进展目前,微波烧结技术在陶瓷材料、金属材料、无机非金属材料等领域得到了广泛应用。
其具有高效、环保、低损耗、无污染等特点,在新材料开发、仿生材料制备、能源材料制备等方面具有广阔的应用前景。
1.微波烧结技术在陶瓷材料领域的应用传统的陶瓷烧结技术需要高温环境,而微波烧结技术可以快速、均匀地加热样品,使得样品烧结时间缩短,节能环保,还可以有效控制样品微结构,提高陶瓷的品质和性能。
因此,在陶瓷材料的应用领域,微波烧结技术具有广泛的应用前景。
2.微波烧结技术在金属材料领域的应用相比于传统的金属材料烧结技术,微波烧结技术具有快速、均匀的热场分布,可以有效缩短样品的烧结时间,降低制造成本,提高生产效率。
同时,微波烧结技术可以对样品进行定向加热,从而降低热应力和变形程度,提高金属材料的性能和质量。
3.微波烧结技术在无机非金属材料领域的应用无机非金属材料中,微波烧结技术应用较为广泛,主要是因为微波烧结技术可以优化样品的微结构,提高材料的性能和质量。
例如,烧结氧化锆中,微波烧结技术可以对水份、低分子量物质进行去除,从而提高材料的致密性和强度。
ZnTiNb2O8微波介质陶瓷烧结工艺的研究黄雨佳;李月明;谢志翔;沈宗洋;宋福生【摘要】采用传统固相反应法制备了ZnTiNb2 O8微波介质陶瓷,研究了主要烧结工艺参数对该陶瓷的物相组成、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明:不同的预烧温度、烧结温度和保温时间,不会改变陶瓷的物相组成,但对陶瓷的显微结构和微波介电性能有较大影响;选择恰当的预烧温度和适当提高烧结温度及延长保温时间有利于提高材料的微波介电性能;当预烧温度为900℃,烧结温度为1100℃和保温时间为6 h时,陶瓷显微结构均匀致密,相对密度达到98.5%,具有良好的微波介电性能:εr=36.67,Q·f=47689 GHz,τf=-75.96×10-6℃-1.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)007【总页数】6页(P69-74)【关键词】ZnTiNb2O8;微波介质陶瓷;烧结工艺;显微结构;相对密度;介电性能【作者】黄雨佳;李月明;谢志翔;沈宗洋;宋福生【作者单位】景德镇陶瓷大学中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西景德镇 333403;景德镇陶瓷大学中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西景德镇 333403;景德镇陶瓷大学中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西景德镇 333403;景德镇陶瓷大学中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西景德镇333403;景德镇陶瓷大学中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西景德镇 333403【正文语种】中文【中图分类】TQ174微波介质陶瓷是谐振器、滤波器、移相器、微波基板等微波元器件中的关键材料,由于其制作的微波元器件具有体积小、质量小、性能稳定等优点,微波介质陶瓷作为介质材料被广泛应用于移动通信、雷达、卫星和无线网络等领域中。
济南大学硕士学位论文持澄清,所放出的气体没有任何气味,这排除产生氨气的可能性。
当pH值达到4~5时溶液中开始产生凝胶状沉淀,此时生成的沉淀可能是Zr(OH)4,在急速搅拌下继续加入NH4HC03溶液,伴随着气体的放出和沉淀量的增加,反应体系流动性急剧下降,这是由于Zr(OH)4凝胶大量吸水所导致的。
然而在强力搅拌下进一步加入NH4HC03溶液时,沉淀逐渐溶解,直至形成透明澄清液,在此过程中没有气体产生。
这表明Zr(OH)4和N地Hc。
3反应生成了可溶于水的(NI-h)3ZrOH(C03)3-2H20。
当将所得清滚10mL滴入100mL无水乙醇中时,有白色沉淀析出。
可以看出上述反应现象与NHd/-IC03和ZrOCl2'9H20通过两步反应生成(Nth)3ZrOH(C03)3-2H20的反应机理相吻合。
实验2:首先在O.5M的ZrOClT9H20的水溶液中滴加氨水生成Zr(OH)4沉淀的悬浊液,然后在上述悬浊液中加入NH4HC03并强力搅拌,发现Zr(OH)4沉淀物逐渐被溶解,最后生成无色清液;在此过程中没有气体放出。
当将上述清液滴入无水乙醇中时,(N】阻)3ZrOH(C03)3-2H20沉淀析出,这说明zr(o聊4和NI-hHC03可以通过化学反应生成㈣,Zr0H(C0,)3"2HzO。
黟鬻盟鬻‰。
∞因此,实验1和2无论在实验现象还是产。
4物上都证实了ZrOCl2和NH4HC03通过两步反应生成(NH4)3ZrOH(C03)3·2It20的合理性。
同理,NH4AI(S04)2和NH4HC03反应也会生成碱式碳酸盐【5J,反应式如下:NH4AI(S04)2·24H20+4NH4HC03=NH4A10(OH)HC03·2H20+3C02+2mH4)2804+25H20(2-3)虽然液相共沉淀法制备粉体两相混合能更均匀充分,Zr02/A1203能在原子级水平上均匀混合,但由以上分析可知,反应产物(NH4)3ZrOH(C03)3·2H20在水中溶筋,在洗涤过滤过程中部分氧化锆前驱体流失,导致Zr02/A1203成分比例难以控制,并且造成原材料的浪费。
ZnO-TiO2系微波介质陶瓷及低温烧结研究的开题报告1.研究背景与意义微波介质陶瓷在通信、雷达、无线电频段选择器件等领域有着广泛应用,其中ZnO和TiO2是常用的微波介质材料。
但是,ZnO的烧结温度较高,一般需要在1200℃以上,而TiO2易在高温(> 1000℃)下失重,并且TiO2的相变温度较低,在制备复杂结构陶瓷时很难控制相变。
因此,研究ZnO-TiO2系微波介质陶瓷的制备和性能对于开发低温烧结的陶瓷材料具有重要意义。
2.研究内容本研究旨在制备ZnO-TiO2系微波介质陶瓷,包括以下内容:(1)制备ZnO-TiO2系陶瓷材料的前驱体:采用溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法制备前驱体,探究前驱体对制备陶瓷的影响。
(2)制备ZnO-TiO2系微波介质陶瓷:采用多种烧结工艺烧结制备ZnO-TiO2系微波介质陶瓷,通过XRD、SEM等方法分析烧结温度和时间对陶瓷结构和性能的影响,研究添加剂对陶瓷性能的影响。
(3)评价ZnO-TiO2系微波介质陶瓷性能:测定ZnO-TiO2系微波介质陶瓷的电学性能,如介电常数、介电损耗、温度稳定性等,评价其在微波领域的应用潜力。
3.研究方法采用溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法制备前驱体,并通过TG、FTIR等方法研究前驱体的热解机理;采用球磨法、干磨法等方法制备粉体,并通过热重、XRD等方法分析粉体的热稳定性和相结构;采用不同的烧结工艺,测量不同温度、时间下的陶瓷密度、强度和相结构等性能,最终测试陶瓷的电学性能;同时,对不同烧结工艺和添加剂的陶瓷样品进行比较,通过SPSS等软件处理数据并分析陶瓷性能的影响因素。
4.预期结果本研究制备的ZnO-TiO2系微波介质陶瓷将具有高的介电常数、低的介电损耗、良好的温度稳定性等优良性能,具有在微波领域中的应用潜力。
此外,研究结果还将为低温烧结微波介质陶瓷的制备和性能优化提供重要的参考。
5中国粉体工业 2018 No.4先进陶瓷微波烧结技术的研究与产业化应用安振华/文【摘要】微波烧结技术因其在陶瓷材料制备领域的突出优势,被誉为“21世纪新一代烧结技术”。
本文介绍了微波烧结的原理与装置结构,列举了微波烧结与传统烧结工艺相比的特点以及影响微波烧结效果的因素,指出了微波烧结技术亟待解决的问题,综述了微波烧结工艺的应用及产业化现状。
【关键词】微波烧结;先进陶瓷;应用;产业化微波烧结是一种新型的材料致密化烧结工艺,它是利用微波加热对材料进行烧结。
材料的微波烧结始于20世纪60年代中期,Levinson 和Tinga 首先提出陶瓷材料的微波烧结;从70年代中期到90年代中期,国内外对微波烧结技术进行了系统研究,体现在不同材料的微波理论、装置系统优化、介电参数、数值模拟和烧结工艺等方面;90年代后期,微波烧结进入产业化阶段,美国、加拿大、德国、日本等发达国家开始小批量生产陶瓷产品。
我国在1988年将微波用于材料烧结,目前已经取得了很大的进展,正逐步向产业化方向发展。
微波烧结技术因其在陶瓷材料制备领域的突出优势,被誉为“21世纪新一代烧结技术”[1]。
1.微波烧结的原理与装置结构微波烧结原理与传统烧结有着本质区别。
传统烧结是工频电流流过负载电阻,电阻把电能转换成热能,通过对流、辐射、传导方式将热量传递到被烧结的材料,然后材料通过自身的热传导由表及里升温,从而达到烧结目的。
微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量,材料在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度,实现致密化的方法[2]。
一般的微波烧结装置主要由微波源系统,微波传输系统,微波烧结腔和监测控制系统4部分组成。
其结构如图1所示:可长时间连续工作的磁控管,它将直流电场中取得的直流能量最大限度地转换成微波能量,储存于谐振腔中,并通过能量耦合器输出到微波传输系统。
微波源的工作频率一般为2.45GHz,输出功率连续可调。
陶瓷材料微波烧结研究进展与工业应用现状陶瓷是一种珍贵的无机非金属材料,由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损和绝缘性等特殊性能,因此在高温、热环境中应用非常广泛。
微波烧结是一种采用微波能量加热形成具有抗腐蚀、耐磨损和高强度的材料,在近年来受到广泛关注。
本文主要综述了微波烧结陶瓷材料的研究进展及其在工业应用中的现状。
1.微波烧结陶瓷材料的研究进展陶瓷材料的烧结过程主要是形成陶瓷浆料的粒度和结构,烧结温度主要在1000℃左右,为了取得合格的陶瓷制品,必须保证温度均匀和加热时间恰当。
微波烧结属于高温烧结陶瓷材料,具有加热快、温度高、烧结硬度高、烧结形质佳、烧结效率高等优点,具有比传统烧结技术更高的节能性。
目前,微波烧结陶瓷的研究主要集中在微波加热烧结模式的试验研究,各类氧化物、锆酸锂、金属基复合材料和类似陶瓷制品的合成、烧结技术和性能实验。
2.波烧结陶瓷材料的工业应用微波烧结技术在烧结高效低成本的高性能陶瓷制品中发挥着重要作用,目前应用广泛。
微波烧结陶瓷材料用于航空航天、汽车、轨道交通和电子领域,主要应用在复合材料、半导体绝缘体、铝合金复合粉体等中。
此外,微波烧结陶瓷材料还应用于污水处理、生物医药、节能环保、净化和传感等领域,用于制备催化剂、耐高温滤芯、海水结晶水处理器等,为陶瓷行业提供了巨大的发展空间。
3.论微波烧结陶瓷材料的研究和应用技术已取得长足的进展,其烧结工艺及性能特点为各种高性能陶瓷制品的制作提供了技术支持,在高温烧结陶瓷材料领域占据重要地位。
然而,由于烧结过程的温度和时间控制要求复杂,因此陶瓷微波烧结制品的力学、热力学性能尚有待进一步完善。
未来,根据各种陶瓷材料的特性,持续开展微波烧结技术的研究,进一步提升其在工业应用中的稳定性和可靠性,以确保微波烧结陶瓷材料的稳定性和可靠性。
本文主要介绍了微波烧结陶瓷材料的研究进展及其在工业应用中的现状,以期能够更好地推进陶瓷材料的微波烧结技术发展,提高其在更多领域的应用。
氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷制备及性能研究邓茂盛【摘要】本实验以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为主要原料,采用常压烧结法制备致密的纳米ZTA复相陶瓷材料.当3Y-TZP含量为30wt%时,其相对密度达到最高,如烧结温度为1 400℃,试样的相对密度高达96.35%.在烧结温度范围内,试样中的颗粒会随着烧结温度的升高而增大,Al2O3颗粒随着3Y-TZP含量的增加而变小.纳米级的3Y-TZP颗粒会形成“内晶型”结构.在烧结温度为1 450℃时,含30wt%3Y-TZP的试样抗弯强度高达441.22 MPa.【期刊名称】《陶瓷》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】6页(P30-35)【关键词】复相陶瓷;烧结温度;晶相组成;抗弯强度;硬度【作者】邓茂盛【作者单位】榆林市新科技开发有限公司陕西榆林718100【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75氧化铝陶瓷材料是现代无机非金属材料中的一个重要组成部分,其具有其它许多材料所没有的优良的性能。
然而,由于氧化铝陶瓷存在室温强度低、断裂韧度差、脆性大的缺点,使其应用范围受到一定的限制[1]。
而氧化锆具有好的断裂韧性,其可以通过相变增韧来提高材料的力学性能,人们根据此原因研制出氧化锆增韧氧化铝复合陶瓷[2]。
近年来,纳米复合材料的研究成为材料科学领域的一个热点,尤其是以氧化铝为基体的陶瓷[3]。
ZTA复相纳米陶瓷逐渐发展起来,利用相变增韧和第二相纳米颗粒增韧的叠加作用来改善Al2O3力学性能,被广泛应用于各项领域。
本研究是以纳米3Y-TZP和微米Al2O3为原料,采用液相烧结方式制备3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷。
在最佳烧结条件下,研究不同含量的纳米3Y-TZP对3Y-TZP/Al2O3复相陶瓷的致密化、相组成、显微结构以及力学性能的影响,并对其复相陶瓷的增韧机理进行探讨。
1 实验内容1.1 实验原料实验所用的原料如表1所示。
表1 实验所用的原料表名称化学式生产厂家纯度八水氧氯化锆ZrOCl2·8H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%六水硝酸钇Y(NO3)3·6H2O国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.0%二氧化钛TiO2国药集团化学试剂有限公司化学纯,纯度≥98.0%二氧化锰MnO2天津市福晨化学试剂厂分析纯,纯度≥85.0%氧化铝Al2O3浙江省乐清市超微细化工有限公司—无水乙醇C2H5OH国药集团化学试剂有限公司分析纯,纯度≥99.7%氨水NH3·H2O天津市福晨化学试剂厂分析纯,氨含量25%~28%聚乙二醇1000H(OCH2CH2)nOH国药集团化学试剂有限公司化学纯PVA[C2H4OCH]n自制5g/100ml去离子水H2O自制—1.2 试样的配方样品的编号采用以下方式:以组份中的质量百分比进行编号。
Ce-Y-ZTA复相陶瓷的微波烧结
谢志鹏;李建保;张锐;黄勇
【期刊名称】《复合材料学报》
【年(卷),期】1998(015)002
【摘要】系统研究了Ce-Y-ZTA复相陶瓷批量试样在2.45GHz,功率0.5~5kW连续可调的矩形多模腔内的微波烧结过程及材料性能.实验表明:通过合理的保温结构和工艺控制,可实现高稳定性和重复性的微波快速烧结.相对密度达到99%TD.与常规烧结相比,微波烧结过程只需约2小时,致密化温度降低50~100℃.烧结后材料具有晶粒尺寸细小、均匀的显微结构,弯曲强度由600MPa提高至670MPa,同时获得较高断裂韧性值.
【总页数】1页(P0)
【作者】谢志鹏;李建保;张锐;黄勇
【作者单位】清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084;清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084;清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084;清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.758.2
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氧化物陶瓷的微波烧结
吴苏;鹿安理
【期刊名称】《航空材料学报》
【年(卷),期】1995(000)002
【摘要】利用自行研制的微波烧结装置,进行了氧化锆(Y-TZP),氧化锆增韧氧化铝(ZTA)和氧化铝陶瓷的微波烧结实验研究。
重点讨论了烧结温度,保温时间对烧结密度的影响,另外,还从烧结工艺,烧结结果等方面与常规烧结方法进行了比较。
【总页数】1页(P40)
【作者】吴苏;鹿安理
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TF125.42
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ZTA陶瓷基片表面ZSM-5分子筛薄膜的微波-水热合成张颖;张钰;徐梁格;王辰【期刊名称】《陶瓷学报》【年(卷),期】2018(039)002【摘要】为了研究陶瓷基片表面ZSM-5分子筛薄膜的合成方法,并探究其理化及生物医学性能,以Silicalite-1为晶种,采用微波-水热两次生长法在ZTA纳米复相陶瓷基片表面合成了ZSM-5分子筛薄膜.结果表明:ZTA陶瓷基片表面合成了结晶度高、表面规整的ZSM-5分子筛薄膜;ZTA陶瓷基片/ZSM-5分子筛薄膜复合材料相对密度、抗弯强度、硬度和断裂韧性的最大均值分别达到了98.8%、455 MPa、17.7 GPa和5.8 MPa·m1/2;ZSM-5分子筛薄膜具有良好的亲水性、生物相容性和抑菌性.%In order to study the synthesis of ZSM-5 molecular sieve film on the ceramic substrate surface and explore its physicochemical and biomedical properties, ZSM-5 molecular sieve film on the surface of ZTA nanocomposite ceramic substrate was prepared by microwave-hydrothermal secondary growth method using Silicalite-1 as seed. The results show that ZSM-5 molecular sieve film with high crystallinity and regular surface was synthesized successfully on the surface of ZTA ceramic substrate. The maximum mean value of the relative density, bending strength, hardness and fracture toughness of ZTA ceramic substrate/ZSM-5 molecular sieve film composite were 98.8%, 455 MPa, 17.7 GPa and 5.8 MPa ? m1/2,respectively. ZSM-5 molecular sieve film has good hydrophilicity, biocompatibility and antibacterial activity.【总页数】6页(P143-148)【作者】张颖;张钰;徐梁格;王辰【作者单位】吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林 132022;吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林 132022;哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林 132022;哈尔滨工程大学超轻材料与表面技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75【相关文献】1.陶瓷中空纤维内表面动态水热合成NaA分子筛膜及其表征 [J], 孟凡朋;樊震坤;吴奇阳;张健;张超;杨赞中;张玉军2.不锈钢表面ZSM-5分子筛膜的水热合成 [J], 贾翠英;赵春昶3.薄膜微波集成电路陶瓷基片电路制造工艺的新发展 [J], 杜钧4.ZTA陶瓷粉体的水热合成及其烧结特性 [J], 严泉才5.体系pH值对微波辅助水热合成ZSM-5分子筛结构性质的影响 [J], 许芳;董泽刚因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Y,Ce—TZP陶瓷的微波快速烧结
樊旭东;谢志鹏
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【摘要】微波烧结工艺具有烧结快速、产品致密、晶粒细小以及微观结构均匀等特点。
本文研究了影响微波微快速烧结了TZP陶瓷的各种因素,并与常规结作对比,着重从样品的力学性能、四方相含量和微观结构几方面探讨几烧结的种种特性【总页数】7页(P3-9)
【作者】樊旭东;谢志鹏
【作者单位】清华大学;清华大学
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【中图分类】TQ174.652
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