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期刊信息/Journal information
无机材料学报
中国科学院上海硅酸盐研究所
无机材料学报

中国科学院上海硅酸盐研究所

郭景坤

月刊

1000-324X

wjclxb@mail.sic.ac.cn

021-52411301 52411302

200050

上海市定西路1295号

无机材料学报/Journal Journal of Inorganic MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。主要刊登人工晶体、特种玻璃、高温结构陶瓷、功能陶瓷、非晶半导体、无机涂层、特种无机复合材料等方面的科研成果。主要栏目有综合评述、研究论文、研究简报、动态进展等。主要读者对象为相关学科的科技工作者及大专院校师生。
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    亚微米球形Y2O3粉体及其透明陶瓷的制备

    刘焱覃显鹏甘霖周国红...
    691-696页
    查看更多>>摘要：Y2O3以其优良的物理化学性质和在280 nm～8 pm宽频段内的高透明性,而广泛应用于激光介质或光学窗口等领域.制备高透明的Y2O3陶瓷是目前的研究热点和难点,而高质量的粉体是制备高透明Y2O3陶瓷的关键,尿素均相沉淀法以其爆发成核和均匀可控的阴离子释放机制成为制备单分散颗粒的主要方法.本工作以硝酸钇和尿素为原料,采用尿素均相沉淀法制备了单分散、亚微米级的球形Y2O3粉体.采用不同方法研究了 Y2O3前驱体和煅烧后粉体的结构、物相演变和形貌.前驱体的颗粒尺寸约为330 nm,800 ℃煅烧2 h得到的Y2O3粉体尺寸约为260nm.在800 ℃煅烧后即可得到纯相的Y2O3粉体,粉体呈球形,分散性好,且粒径均匀.以该Y2O3粉体为原料,添加原子分数0.3％的Nb2O5为烧结助剂,在1780 ℃通过真空无压烧结成功制备了透明Y2O3陶瓷.材料的光学性质优良,即样品(厚度1 mm)的直线透过率在1100 nm处达到76.9％,在400 nm处达到65.6％.本工作为制备性能优良的Y2O3透明陶瓷提供了一种新的方法.

    尿素均相沉淀法亚微米球形Y2O3粉体透明Y2O3陶瓷Nb2O5真空烧结

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    B4C含量对(Ti0.25Zr0.25Hf0.25Ta0.25)B2-B4C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响

    刘国昂王海龙方成黄飞龙...
    697-706页
    查看更多>>摘要：新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景.本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900 ℃下制备了(Ti0.25Zr0.25Hf0.25Ta0.25)B2-B4C高熵硼化物陶瓷,并研究了 B4C第二相含量对其力学及抗氧化性能的影响规律.结果表明,B4C均匀分布在高熵基体中,有效改善了高熵陶瓷的相对密度和力学性能.当B4C体积分数为20％时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性以及维氏硬度均达到最高,分别为(570.0±27.6)MPa、(5.58±0.36)MPa·m1/2和(24.6±1.1)GPa.微观结构分析表明,B4C能够钉扎晶界、细化晶粒,并能够引入裂纹偏转、分支等增韧机制,最终实现复相陶瓷的强化及韧化.此外,利用静态氧化实验,揭示了 B4C含量对复相陶瓷800～1400 ℃抗氧化性能的影响.当B4C体积分数不小于20％时,其氧化生成的玻璃相B2O3能够均匀包裹(Zr,Hf)O2、TiOx及Ta2O5等高熵基体对应的氧化物,从而在陶瓷表面形成均匀致密的氧化层,抑制氧向基体内部扩散,降低氧化层厚度并提升复相陶瓷的抗氧化性能.本工作能够为高熵硼化物陶瓷的力学及抗氧化性能研究提供实验依据和数据支撑.

    高熵硼化物陶瓷B4C力学性能抗氧化性能

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    硼酸碳热还原-渗硅反应烧结制备碳化硼陶瓷复合材料

    郑雅雯张翠萍张瑞杰夏乾...
    707-714页
    查看更多>>摘要：碳化硼性能优良,应用广泛,但制备成本较高.为了从源头解决碳化硼陶瓷材料制备成本高的问题,本工作直接以碳热还原法合成的碳化硼-C复合粉体为原料,无需进行破碎提纯,通过渗硅反应烧结制备碳化硼复合材料,所得材料性能与以市售碳化硼粉体为原料制备的材料性能相当,有效降低了其制备成本.主要研究了原料碳硼摩尔比对合成粉体以及碳化硼复合材料物相、显微组织和性能的影响,并探讨了碳化硼陶瓷复合材料的强韧化机理.结果表明:随着碳硼摩尔比增加,合成粉体中碳化硼粉体的碳硼原子比增加,且合成粉体中游离C含量增加;当碳硼摩尔比为2.01时,游离C包覆在碳化硼粉体颗粒表面.复合材料相组成均为B12(C,Si,B)3、SiC和Si,随着碳硼摩尔比的增加,复合材料中碳化硼和游离Si含量降低,SiC含量、大尺寸SiC区域的尺寸、大尺寸SiC区域和纳米SiC颗粒的数量均增加.大尺寸SiC区域的产生会降低材料的强度和韧性,而SiC纳米颗粒的形成有利于提高材料的强度和韧性.当碳硼摩尔比为1.35时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性最高,分别为338 MPa和4.06 MPa·m1/2.

    碳化硼碳热还原法渗硅反应烧结碳硼摩尔比显微组织

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    氮空位调控晶格畸变度强化(NbMoTaW)Nx薄膜的力学性质和耐磨损性

    张睿张侃袁梦雅谷鑫磊...
    715-725页
    查看更多>>摘要：高熵过渡金属氮化物(HENs)具有热稳定性,抗腐蚀、抗氧化性以及优异的力学性质,可用作结构部件及运动部件的表面防护薄膜.然而,受HENs组元多样性的影响,宽泛可调的金属组分与HENs力学性质之间的映射关系相当复杂.本工作以(NbMoTaW)Nx薄膜为研究对象,基于磁控溅射方法调节薄膜生长过程中氮气流量,制备了不同氮含量的(NbMoTaW)Nx(x=0,0.59,0.80,0.95)薄膜,研究了(NbMoTaW)Nx薄膜的成分、结构、形貌与性能,并对薄膜力学性质的主要影响机制进行了系统探究.结果表明,通过调节氮空位,实现了对氮原子及金属原子亚晶格畸变度的协同调控,得益于氮原子和金属原子亚晶格的高畸变度,(NbMoTaW)N0.80样品具有最高的硬度与最好的耐磨损性能.排除电子结构、残余应力、晶粒尺寸等力学性质影响因素后,进一步确认了 HENs薄膜晶格畸变度与力学性质之间的直接关系.本研究寻找到一条简洁的晶格畸变度调控策略,为调节、优化氮化物薄膜性能,进而更好地解决复杂服役环境下防护薄膜的机械损伤问题提供了新的思路.

    晶格畸变度氮空位力学性质高熵过渡金属氮化物耐磨损性

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    浆料浸渍辅助PIP工艺制备C/HfC-SiC复合材料的微观结构及性能研究

    粟毅史扬帆贾成兰迟蓬涛...
    726-732页
    查看更多>>摘要：针对高速飞行器对于防热/承载一体化超高温陶瓷基复合材料的迫切需求,以及现有反应型HfC先驱体存在的成本高、效率低和致密效果差等不足,本研究将HfC亚微米粉体配制成稳定的陶瓷浆料,利用浆料加压浸渍辅助先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了 HfC基体均匀分布的C/HfC-SiC复合材料,探讨了 HfC含量对于复合材料微观结构、力学与烧蚀性能的影响.结果表明,当HfC实际体积分数为13.1％～20.3％时,复合材料密度为2.20～2.58 g·cm-3,开孔率约为5％.通过单层碳布加压浸渍陶瓷浆料,HfC颗粒能够分散到纤维束内部,且在复合材料中分布比较均匀.提高HfC含量会降低复合材料纤维含量,其力学性能也呈现出降低趋势.当HfC体积分数为20.3％时,复合材料的密度、拉伸强度和断裂韧性分别为2.58 g·cm-3、147 MPa和9.3 MPa·m1/2;经氧乙炔焰烧蚀60 s后,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.0062 mm/s和0.005 g/s,烧蚀过程中形成的熔融相HfxSiyOz能覆盖在材料表面,起到良好的保护作用.

    C/HfC-SiC复合材料浆料浸渍力学性能抗烧蚀性能

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    前驱体转化陶瓷法制备Ti3SiC2陶瓷及其热稳定性研究

    郑斌康凯张青叶昉...
    733-740页
    查看更多>>摘要：Ti3SiC2具有良好的高温稳定性,可作为改性材料来提高C/C复合材料的抗氧化性能,应用潜力巨大.本工作以钛粉和液态聚碳硅烷(Liquid Polycarbosilane,LPCS)作为原料,采用前驱体转化陶瓷(Polymer Derived Ceramics,PDC)法在1200、1300、1400、1500 ℃下制备了四种相含量的Ti3SiC2陶瓷,研究了烧结温度对其物相组成及形貌的影响,以及不同Ti3SiC2相含量对陶瓷材料的抗氧化和抗热震性能的影响.结果表明,在Ti:Si物质的量比为3:1.5,烧结温度为1300、1400、1500 ℃条件下,均有层状结构的Ti3SiC2生成.当烧结温度为1400 ℃时,陶瓷产物中Ti3SiC2质量分数达到92.10％,抗弯强度达172.68 MPa.在1300 ℃静态空气环境下氧化7 h,陶瓷氧化增重随Ti3SiC2相含量增大而逐渐降低,这是由于氧化过程中材料表面生成了以TiO2为主相的保护膜,有效延缓了氧气向内部扩散.对试样进行1300 ℃空气热震和抗弯强度测试发现,随着热震次数的增加,所有材料的残余强度均有所下降;但随着Ti3SiC2相含量增大,试样的抗热震性能和残余强度均提高.Ti3SiC2相质量分数为92.10％的试样经过30次热震后失重30.66％,残余强度为120.18 MPa,这主要归因于层状结构的Ti3SiC2大幅增加了裂纹扩展路径及其良好的抗氧化性能.

    Ti3SiC2无压烧结抗氧化性能抗热震性能

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