高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成
新型无机材料：低温共烧陶瓷技术及器件
5.9
Ag,Au
•
中国大陆研究较少, BaO‐SiO2‐ZrO2 ‐SrO‐B2O3
Murata
43所950~是1000该领域领4.0 先者
7.9
Cu
45wB‐tS%i‐O+SSiiOO2 2和55NEwC t%硼硅9酸00 盐玻璃 1.9
3.9
Pd‐Ag
Glass+
850℃烧结: MgO‐Al2O3‐ SiO245%+BSG55
CoO
SrZnP2 O7
‐‐
900 44.3 850 80 675 4.2 900 9.5 950 7.06
Q×f
GHz
22000
τf
ppm/℃ 2
3000
11
13027
10
78906 ‐94.5
52781
‐70
LTCC微波元器件材料：外加烧结助剂
陶瓷
烧结助剂
Ts/℃
TiO2
Li2O-Nb2O5-TiO2
堇青石具有膨胀系数低(1.2~1.9 ppm/℃)和介电常数低(5~5.5) 具有三种变体: 稳定的低温堇青石(β‐堇青石), 介稳的低温型(μ‐堇
青石)和稳定的高温堇青石(α‐堇青石) 堇青石烧结温度1000℃以上, α‐堇青石的CTE远远低于Si芯片的
CTE,热效应导致基板失效, 引入或生成玻璃相 IBM公司的堇青石基板材料: 过量的MgO降低玻璃的高温粘度，
1600
8000
收缩不匹配
7500
1200
3、器件设计：与材料脱节
7000
0
5
10
15
20
剪切速率r/s-1
0.97MgTiO3‐0.03CaTiO3 ceramics with 20wt%Li2O‐B2O3‐SiO2frit
2011耐材期末-A-参考答案
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
温度/K
答：（略）
金属 Al 粉可作为抗氧化剂，SiC 粉不能起到抑制碳氧化的作用。从图中△Go 进行比较，并 从动力学上进行说明。
注：1、教师命题时题目之间不留空白； 2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解 答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。
导热系数愈小。晶体取向，平行于取向或沿取向方向，导热系数大。玻璃相愈多，导热系数愈小。
气孔：高气孔率，微气孔化，闭口气孔，球形气孔，导热系数愈小。粉末、纤维，导热系数愈小。
3、水泥回转窑碱性无铬材料是耐火材料领域所关注的热点之一。试选择水泥回转窑无铬碱性耐 火材料中某一体系，说出它的优势和存在的主要问题，并提出解决的思路。
而，对抗热震性 不 利。
6、熔渣对耐火材料的侵蚀主要取决于耐火材料的组成与显微结构，以及熔渣的 形成温度或组 成或硅氧比或黏度或表面张力中任何二个 等。
7、提高硅砖导热性的措施有降低气孔率，促进 鳞石英 化，适当增加细粉数量或选择引入 SiC 等外加剂或临界颗粒小的颗粒或合适的矿化剂 。
8、“三石”中 蓝晶石 的莫来石生成反应所伴随的膨胀最大，其开始转化温度约为 1300 或 1350
（×）
2、含 MgCr2O4 的镁铬耐火材料对人体和环境有害主要是因为含有三价铬。 答：错。主要因为六价铬。
（×）
注：1、教师命题时题目之间不留空白； 2、考生不得在试题纸上答题，教师只批阅答题册正面部分，若考生须在试题图上作解 答，请另附该试题图。3、请在试卷类型、考试方式后打勾注明。
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6 优质硅砖 7 直接结合镁铝砖
8 镁硅砖 9 铝锆炭滑板 10 高密度 SiC 制品
《陶瓷工艺学》复习题【改】1
陶瓷工艺学试题库1. 一．名词术语解释2. 陶瓷制品——以粘土类及其它天然矿物岩石为原料，经加工烧制成的上釉或不上釉硅酸盐制品（如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、普通电瓷等）。
3. 陶瓷显微结构——在显微镜下观察到的陶瓷组成相的种类、形状、大小、数量、分布、取向；各种杂种（包括添加物）与显微缺陷的存在形式、分布；晶界特征。
4. 实验式——表示物质成分中各种组分数量比的化学式。
陶瓷物料通常以各种氧化物的摩尔数表示。
5. 一次粘土——母岩经风化、蚀变作用后形成的残留在原生地，与母岩未经分离的粘土。
6. 二次粘土——一次粘土从原生地经风化、水力搬运到远地沉积下来的粘土。
7. a—半水石膏——石膏在水蒸气存在的条件下加压蒸煮而得到的晶体呈针状、结晶尺寸较大的半水石膏(a—CaS04• 1/2比0)。
s. a—半水石膏——石裔在常压下炒制而得到的晶体为不规整碎屑、比表面积较大的半水石膏(j3—CaS04• 1/2比0)。
9. 釉料——经加工精制后，施在还体表面而形成釉面用的物料。
10. 粉碎——使固体物料在外力作用下，由大块分裂成小块直至细粉的操作。
11. 练泥——用真空练泥机或其他方法对可塑成型的还料进行捏练，使还料中气体逸散、水分均匀、提高可塑性的工艺过程。
12. 陈腐——将蚽料在适宜温度和高湿度环境中存放一段时间，以改善其成型性能的工艺过程。
13. 可塑成型——在外力作用下，使可塑还料发生塑性变形而制成还体的方法。
14. 刀压成型——用型刀使放置在旋转的石营模中的可塑还料受到挤压、刮削和剪切的作用展开而形成还体的方法。
15. 注浆成型——将泥浆注入多孔模型内，当注件达到所要求的厚度时，排除多余的泥浆而形成空心注件的注浆法。
16. 烧成——将蚽体焙烧成陶瓷制品的工艺过程。
17. 素烧——蚽体施釉前进行的焙烧工艺过程。
18. 二次烧成——生还先经素烧，然后釉烧的烧成方法。
19. 一次烧成——施釉或不施釉的还体，不经素烧直接烧成制品的方法。
东北大学22春“冶金工程”《材料科学导论》期末考试高频考点版(带答案)试卷号1
东北大学22春“冶金工程”《材料科学导论》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.材料的腐蚀就是生锈。
腐蚀只发生在苛刻环境中。
()A.错误B.正确参考答案：A2.随着现代科学技术的发展，原料趋于高纯化，可以用无机盐的水溶液或金属醇盐等溶液作为初始原料，某些有机化合物已成为新型陶瓷原料的前驱体或辅助原料。
()A、错误B、正确参考答案：B3.铸造成型生产的铸件的机械性能较低，容易出现缺陷；且工序繁多，质量难以控制；铸造条件恶劣，劳动强度大。
()A、错误B、正确参考答案：B4.根据所要制备的材料的不同，所采用的原料也是不同的。
而相同的原材料通过不同的制备工艺过程和方法，却可以制得具有不同性能的材料。
()A.正确B.错误参考答案：B5.金属表面生成了一层阻隔与腐蚀剂接触的保护膜就会产生钝性。
()A.正确B.错误参考答案：B6.按基体材料类型可分为：树脂基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类；按增强体类型可分为：颗粒增强型、纤维增强型和板状复合材料三大类。
()A、错误B、正确参考答案：B7.切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为()，其中可列入超硬质材料范畴的是超硬质合金和金刚石等材料。
A、高碳钢B、高速钢C、超硬质合金D、金刚石参考答案：A，B，C，D8.涂层刀片是在超硬质合金刀片表面被覆()的成分，形成叠层结构。
表面薄薄的涂层可以显著提高刀具的使用寿命。
A、金属涂层B、SiO2涂层C、Ti涂层D、非常耐磨参考答案：D9.几乎所有金属在自然界都是以()存在。
只有权少数以金属状态存在。
A.氧化物B.硫化物C.其他化合物形式D.以上所有参考答案：D10.水热法是指在水溶液中或大量水蒸气存在下，以高温高压或高温常压所进行的化学反应过程。
如在无机合成反应中，有一些反应在常温常压下反应速度极慢，甚至()，而在水热条件下，情况则得到明显的改善。
A.停止反应B.丧失其实用价值C.无法反应D.以上皆不正确参考答案：C11.初步研究认为，水热条件下(高温高压)可以()促进水解反应，有利于原子、离子的再分配和重结晶等，因此具有很广泛的实用价值。
Al2O3陶瓷低温烧结性能影响因素的研究进展
一般来说，Al2O3陶瓷的烧结温度越高，其烧结后的密度越高，硬度也越高， 但同时也会导致材料的韧性和抗弯强度下降。
2、烧结压力：
烧结压力也是影响Al2O3陶瓷低温烧结性能的重要因素之一。在一定压力下 进行烧结，可以促进陶瓷颗粒的致密化过程，提高材料的密度和硬度。但是，过 高的压力会导致陶瓷内部产生残余应力，降低材料的韧性和抗弯强度。因此，在 选择烧结压力时，应根据材料的性质和实际应陶瓷基复合材料制备技术与装备的研究与开 发，对于提升我国陶瓷产业的竞争力具有重要意义。
基本内容
摘要：本研究旨在探讨Al2O3基微纳复合陶瓷刀具材料的制备及其切削性能。 通过将Al2O3基陶瓷与纳米颗粒进行复合，制备出具有优异切削性能的刀具材料。 实验结果表明，该材料具有高硬度和良好的耐磨性能，在切削过程中表现出良好 的稳定性和切削力。本次演示将详细介绍Al2O3基微纳复合陶瓷刀具材料的制备 方法及其切削性能，并与其他常见刀具材料进行比较。
三、结果与讨论
1、成矿特性：随着Al2O3/SiO2比的增加，烧结矿的成矿率逐渐提高。这是 因为Al2O3可以提高烧结矿的熔点，使其在高炉冶炼中更容易形成矿相。此外， 较高的Al2O3含量也可以增加烧结矿的强度和稳定性。
2、冶金性能：在一定范围内，随着Al2O3/SiO2比的增加，烧结矿的冶金性 能有所提高。这主要是因为Al2O3可以改善烧结矿的还原性和熔融性，使其在高 炉冶炼中更容易被还原和熔融。但是，当Al2O3/SiO2比过高时，烧结矿的冶金性 能会降低，这可能是由于烧结矿的熔点过高，导致其在高炉中难以熔融。
二、原位增韧Al2O3陶瓷基复合 材料的制备
原位增韧Al2O3陶瓷基复合材料的制备过程主要包括以下几个步骤：原料选 取、配料、磨粉、成型和烧成。其中，配料是关键环节，需精确控制各成分的含 量，以保证材料的性能。制备过程中还需严格控制工艺参数，如烧成温度、气氛 和时间等，以确保材料具有优良的性能。
低温共烧陶瓷流延技术研究
低温共烧陶瓷流延技术研究篇一低温共烧陶瓷流延技术研究一、引言随着现代电子技术的飞速发展，对电子材料的要求也日益提高。
其中，低温共烧陶瓷（LTCC）技术作为一种先进的电子封装技术，因其独特的优势而备受关注。
LTCC技术能够在较低的温度下实现多层陶瓷的共烧，从而有效地提高电子设备的集成度和性能。
而流延技术作为LTCC制备过程中的关键环节，对陶瓷膜片的成型和质量起着至关重要的作用。
因此，本文旨在深入研究低温共烧陶瓷流延技术，以期为LTCC技术的发展和应用提供有益的参考。
二、低温共烧陶瓷技术概述低温共烧陶瓷（LTCC）技术是一种将多层陶瓷材料在较低温度下共同烧结的先进电子封装技术。
该技术具有多层结构、高集成度、优良的电气性能、热稳定性和机械强度等特点，被广泛应用于无线通信、汽车电子、航空航天等领域。
在LTCC技术的制备过程中，流延技术是制备高质量陶瓷膜片的关键环节之一。
通过流延技术，可以获得厚度均匀、表面平整的陶瓷膜片，为后续的打孔、填孔、印刷等工艺提供良好的基础。
三、流延技术原理及设备流延技术是一种将陶瓷浆料通过刮刀或滚筒在基带上形成均匀湿膜，再经过干燥、烧结等工艺制备成陶瓷膜片的方法。
其原理是将陶瓷粉体、粘结剂、溶剂等按一定比例混合制成具有一定流动性的浆料，然后通过刮刀或滚筒将浆料均匀地涂覆在基带上。
在涂覆过程中，刮刀或滚筒的线速度、角度、压力等参数对湿膜的厚度和均匀性有着重要影响。
此外，基带的材质和表面粗糙度也会对湿膜的质量产生影响。
在流延技术的实施过程中，需要使用到的主要设备包括：流延机、干燥设备、烧结设备等。
其中，流延机是实现浆料涂覆的关键设备，其性能直接影响到湿膜的质量和产量。
干燥设备用于将湿膜中的溶剂去除，使膜片达到一定的干燥程度，以便进行后续的打孔、填孔等工艺。
烧结设备则是将干燥后的膜片在高温下进行烧结，使其形成致密的陶瓷结构。
四、流延技术在LTCC制备中的应用在LTCC技术的制备过程中，流延技术被广泛应用于陶瓷膜片的制备。
19低温共烧陶瓷(LTCC)技术
低温共烧陶瓷（LTCC）技术郁建元李悦（唐山学院，河北唐山063000）摘要主要概述了低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics，简称LTCC）材料的应用和研究现状。
作为一种新兴的集成封装技术，低温共烧陶瓷（LTCC）技术以其优良的高频和高速传输特性、小型化、高可靠而备受关注。
关键词LTCC技术材料特性发展趋势Low Temperature Co-fired Ceramic (LTCC) TechnologyYU Jianyuan Li Yue(Tangshan College, the Department of Environmental and Chemical Engineering,Tangshan, 063000)Abstract: This paper reviews the application and research progress of low temperature co-fired ceramics (LTCC) materials.As a new integrating and packing technology, the low temperature co-firedceramic (LTCC) technology attracts close attention for its excellent high frequency and high speedtransfer characteristics, miniaturization, high reliability.Key words: LTCC technology, material characteristics, development低温共烧陶瓷是与高温共烧陶瓷（High Temperature Co-fired Ceramics, 简称HTCC）相对而言的。
陶瓷烧成工艺与制度
陶瓷烧成工艺制度与窑炉-陶瓷烧成烧成是指坯体在高温下发生一系列物理化学反应，使坯体矿物组成与显微结构发生显著变化，外形尺寸固定，强度提高，最终获得某种特定使用性能陶瓷制品的过程。
坯体在烧成过程中的物理化学反应，如表1所示：二烧成工艺制度烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。
影响产品性能的重要因素是温度和气氛，圧力制度旨在温度和气氛制度的实现。
温度制度包括升温速度、烧成时间和保温时间，冷却速度等参数。
2.1烧成温度曲线的制定烧成温度曲线表示山室温加热到烧成温度，再山烧成温度冷却至室温的烧成过程全部的温度一时间变化情况。
烧成温度曲线的性质取决于下列因素：①烧成时坯体中的反应速度。
坯体的组成.原料性质以及高温中发生的化学变化均影响反应的速度。
②坯体的厚度、大小及坯体的热传导能力。
③窑炉的结构、形式和热容，以及窑具的性质和装窑密度。
2.1. 1升温速度的确定低温阶段：升温速度主要取决于坯体入窑时的水分。
氧化分解阶段：升温速度主要取决于原料的纯度和坯件的厚度，此外，也与气体介质的流速和火焰性质有关。
高温阶段：升温速度主要取决于窑的结构、装窑密度以及坯件收缩变化的程度。
2.1. 2烧成温度及保温时间的确定烧成温度必须在坯体的烧结范围之内，而烧结范圉必须控制在线收缩（体积收缩）达到最大而显气孔率接近于零（细瓷吸水率〈0・5%）的一段温度范围。
最适宜的烧成温度或止火温度可根据坯料的加热收缩曲线和显气孔率变化曲线来确定。
保温时间的确定原则是保证所需液相量平稳地增加，不致使坯体变形。
2.1.3冷却速度的确定冷却速度的确定主要取决于坯体厚度以及坯内液相的凝固速度。
2.2气氛制度气体介质对含有较多铁的氧化物、硫化物、硫酸盐以及有机杂质等陶瓷坯料影响很大。
同一坯体在不同气体介质中加热，其烧结温度、最终烧成收缩、过烧膨胀以及收缩速率、气孔率均不同，故要根据坯料化学矿物组成，以及烧成过程各阶段的物理化学变化规律，恰当选择气体介质（气氛）。
陶瓷材料的种类及用途
耐磨材料：陶瓷材 料具有优异的耐磨 性能，可用于制造 各种耐磨部件，如 球磨机中的研磨球、 密封件等。
结构材料：陶瓷材 料具有高强度和轻 质的特点，可用于 制造各种结构件， 如汽车发动机部件、 航空航天器部件等。
电子材料：陶瓷材 料具有良好的绝缘 性能、介电性能和 热性能，是电子工 业中重要的材料之 一，可用于制造各 种电子元器件。
种类：根据金属 氧化物的种类， 氧化物陶瓷可分 为多种，如氧化 铝陶瓷、氧化锆 陶瓷等。
特性：氧化物陶 瓷具有高熔点、 高硬度、高耐磨 性等特点，广泛 应用于工业领域。
用途：氧化物陶 瓷在电子、机械、 化工等领域有广 泛应用，如电子 器件封装、轴承、 刀具等。
01
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0 3
0 4
氮化物陶瓷
氮化物陶瓷的 种类包括氮化 硅、氮化铝、 氮化钛等
氮化物陶瓷具 有高硬度、高 强度、耐高温 等特性
氮化物陶瓷在 航空航天、汽 车、电子等领 域有广泛应用
氮化物陶瓷的制 备工艺主要包括 热压烧结、反应 烧结、气压烧结 等
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02
陶瓷材料的用途
工业用途
耐高温材料：陶瓷 材料可在高温环境 下保持稳定的物理 和化学性质，广泛 应用于工业炉、热 力设备等。
陶瓷材料的种类及用 途
汇报人：XX
目 录
01 陶瓷材料的种类 02 陶瓷材料的用途
01
陶瓷材料的种类
高温陶瓷
定义：高温陶瓷是指在高温下具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀等优异性能的陶瓷材料
制备方法：采用高纯度原料，经过精细加工、成型、烧结等工艺制备而成
应用领域：高温陶瓷广泛应用于航空航天、能源、化工、冶金等领域，如发动机部件、燃气轮机叶片、化学反应器 等
氧化铝陶瓷的低温烧结技术
氧化铝陶瓷的低温烧结技术氧化铝陶瓷是一种以Ａｌ２Ｏ３为主要原料，以刚玉（α—Ａｌ２Ｏ３）为主晶相的陶瓷材料。
因其具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能，以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势，氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业，成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。
然而，由于氧化铝熔点高达２０５０℃，导致氧化铝陶瓷的烧结温度普遍较高（参见表一中标准烧结温度），从而使得氧化铝陶瓷的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具，这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。
因此，降低氧化铝陶瓷的烧结温度，降低能耗，缩短烧成周期，减少窑炉和窑具损耗，从而降低生产成本，一直是企业所关心和急需解决的重要课题。
目前，对氧化铝陶瓷低温烧结技术的研究工作已很广泛和深入，从７５瓷到９９瓷都有系统的研究，业已取得显著成效。
表一是已实现的各类氧化铝陶瓷低温烧结情况。
表中低温烧结氧化铝陶瓷的各项机电性能均达到了相应瓷种的国家标准，甚至中铝瓷在某些技术标准上超过高铝瓷的国标，如中科院上海硅酸盐研究所研制的１３６０℃烧成的８５瓷，其抗弯强度超过９９％Ａｌ２Ｏ３陶瓷的国标，各项电性能都优于９５％Ａｌ２Ｏ３瓷的国标；Ａｌ２Ｏ３含量分别为９０％和９５％的低温烧结陶瓷，其机电性能都优于９５瓷及９９瓷的国标。
纵观当前各种氧化铝瓷的低温烧结技术，归纳起来，主要是从原料加工、配方设计和烧成工艺等三方面来采取措施，下面分别加以概述。
一、通过提高Ａｌ２Ｏ３粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。
与块状物相比，粉体具有很大的比表面积，这是外界对粉体做功的结果。
利用机械作用或化学作用来制备粉体时所消耗的机械能或化学能，部分将作为表面能而贮存在粉体中，此外，在粉体的制备过程中，又会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷，使晶格活化。
特种耐火材料简介
特种耐火材料简介随着科学技术的发展，在广泛的材料领域中出现了许多新材料。
特种耐火材料就是在传统陶瓷和耐火材料的基础上发展起来的一组新型无机材料，也称做高温陶瓷材料。
传统陶瓷的生产工艺是将原料制成细粉再成型。
用陶瓷的方法制造耐火材料也算是特殊工艺方法，应该在第五章叙述，但由于特种耐火材料化学成分的高纯度，超级的耐火性能，各种特殊性能，复杂的制品形状，特别的使用条件等，可以成为一个单独体系，作为一章在此作系统叙述。
特种耐火材料的发展与高温技术，特别是现代高新技术的发展密切相关。
近代空间技术，高速飞行器（人造地球卫星）的喷射推进装备发展，尤其喷射发动机的燃气涡轮旋转叶片、喷嘴、前锥体（雷达天线罩）、尾锥整流子等受到高温、高速气流的直接作用，难熔金属和耐热合金在高温下的断裂强度、蠕变、抗氧化性等性能达到了使用极限，必须寻找更好的特种耐火材料。
先进的冶金技术，需要更耐高温，抗侵蚀，抗热震的功能材料。
冶炼各种新金属、特殊合金和半导体材料的纯度要求很高，可是在熔化温度下容易与普通耐火材料起反应而使一般耐火材料受侵蚀。
金属质的容器更不适合作为这些材料的熔化、蒸馏、浇涛、合金化过程的盛器或单晶生长用盛器，因为会污染冶炼的材料。
还有火箭、导弹、电子等现代技术都要求高性能的耐火材料。
这些特种耐火材料与传统的耐火材料相比具有以下特点：（1）大多数特种耐火材料的材质已经超出了硅酸盐范围，而且品位高、纯度高，熔点都在2000℃以上（个别的为1728℃）；（2）成型工艺不局限半干成型，除了大量应用注浆法和可塑法成型外，还采用等静压、气相沉积、热压、电熔等，而且大多数采用微米（μm）级的细粉料；（3）制品烧成温度很高（1600～2000℃，甚至更高），并在各种烧成气氛或真空中烧成；（4）它不仅制成砖，棒，罐等厚实制品，还制成管、板、片、坩埚等薄型制品，中空的球状制品，高度分散的散状材料，还可制成透明或半透明制品，柔软如丝的纤维，各种宝石般的单晶以及硬度仅次于金刚石的超硬材料；（5）它除了具有耐火性能外，有的还具有更好的电、热、机械、化学等性能，因此它除了用于高温工业，还广泛用于其他部门。
高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成
朱忠丽等：Tm3+掺杂KYb(WO4)2自激活激光晶体生长与光谱特性分析· 837 ·第38卷第5期高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成龙颖1,2，堵永国2，匡加才1，刘洪波1，郑晓慧2，秦峻2(1. 长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙 410114；2. 国防科技大学航天与材料工程学院，长沙 410073)摘要：提出以玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂，低温液相烧结复合氧化物陶瓷的技术思路。
研究了BaO–Al2O3–SiO2 (BAS)玻璃的高温黏流特性和降温析晶特性，以确定其液相烧结工艺。
以BAS玻璃作为烧结助剂，由液相烧结制备了Y2Si2O7，Y2SiO5，3Al2O3·2SiO2或La2Zr2O7复合氧化物陶瓷。
结果表明：采用钡长石玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂，可实现高熔点复合氧化物陶瓷的低温烧成，能制备以设计的复合氧化物为主晶相，母体玻璃析晶得到钡长石为次晶相的复合氧化物陶瓷。
关键词：钡铝硅玻璃；析晶；液相烧结；热膨胀系数中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)05–0837–06CONTROLLABLE PHASE LOW-TEMPERATURE SINTERING OF COMPOSITE OXIDECERAMICS WITH HIGH MELTING POINTLONG Ying1,2，DU Yongguo2，KUANG Jiacai1，LIU Hongbo1，ZHENG Xiaohui2，QIN Jun2(1. College of Physics and Electronic Science, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114; 2. Collegeof Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: A technical way was proposed that the composite oxide ceramic could be obtained by liquid phase sintering at low tem-peratures, using BaO–Al2O3–SiO2 (BAS) glass (a precursor for glass-ceramic) as the sintering additive. The sintering parameters were adjusted by studying the viscous flow characteristics of BAS glass at high temperature and its crystallization characteristics during cooling process. Using BAS glass as sintering additive, Y2Si2O7, Y2SiO5, 3Al2O3·2SiO2 or La2Zr2O7 ceramics were prepared by liquid sintering. The results show that the composite oxide ceramics can be obtained at low temperatures, in which the main crystal phase is the designed composite oxide and the rest phase is BaAl2Si2O8 crystallized from the glass.Key words: barium aluminum silicon glass; crystallization; liquid phase sintering; thermal expansion coefficients高熔点复合氧化物陶瓷种类繁多，热膨胀系数等热物理性质各异，具有耐高温、抗氧化等特性，广泛应用于多种高温环境。
低温烧成技术
低温烧成技术低温烧成技术是一种更加高效的新型材料制备技术。
它可以将高温或中温的原料烧成一种低温的烧成物，如金属、金属氧化物、陶瓷、金属熔点混合物等。
与传统的高温烧成技术相比，低温烧成技术具有更快的加工速度、更低的能耗、更小的烟气排放以及更高的烧成效率等优势。
原理低温烧成技术是通过加热、熔融、结晶等一系列过程实现的。
烧成一般由两个过程组成：一是热处理，将原料加热到一定温度，使其得到一定的组织和性能；二是熔点处理，将热处理后的原料熔炼，形成一定形态的烧成物。
低温烧成技术的核心原理是利用电磁场的热能和热输运，将加热的材料转变为液态后进行熔炼，以达到烧成的目的。
应用低温烧成技术技术应用广泛，主要应用于金属烧成、陶瓷烧成以及金属氧化物烧成等。
由于它的烧成过程更加高效、耗能较低，可以大大降低成本，同时可以获得更好的烧成品质，因此可以用于生产各种不同材料的产品，如热模压件、电子元件、光学元件等。
此外，它还可以应用于纳米和生物材料的制备，以及复合材料的制备等。
原料要求由于低温烧成技术的加工过程都是在低温下进行的，因此原料要求极其严格。
原料必须具备适应低温熔炼的特性，同时表面必须干净无杂质，原料的组成必须均匀、无气体含量过多，且要求其有足够的稳定性，以确保烧成过程不出现任何异常现象。
优点低温烧成技术具有优异的性能，可以提高烧成质量，同时更加环保、耗能更低，它可以将复杂的烧成任务简化为一个完整的工艺流程，从而大幅提升烧成效率，并降低烧成成本。
此外，它可以快速生产各种复杂的产品，包括微型元件等。
原料要求也更加苛刻，使用熔炼温度更低，从而节约成本，减少对环境的污染。
结论低温烧成技术是一种新型的制备材料的技术，它具有更高的烧成效率、更广的应用范围以及更低的能耗，可以有效降低烧成成本、缩短生产周期，同时也可以减少对环境的污染。
其未来的发展受到了越来越多企业和研究人员的关注，推动低温烧成技术的发展，为制备更高性能的材料提供更新更有效的工艺技术。
苛刻条件下合成与制备技术 专题 1.
苛刻条件下合成与制备技术随着社会高科技的迅猛发展，对化合物和材料提出了各种各样的要求，也越来越要求化学家能够合成更多的具有新型结构和新型功能的化合物和材料。
在现代合成中，愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。
1．高温合成高温合成技术是化合物和材料合成的一个重要手段。
一般通常的温度都在1000℃以上。
如高熔点金属粉末的烧结、难熔化合物的熔化和再结晶、陶瓷体的烧成等都需要很高的温度。
在实验室中，主要是利用马弗炉来获得高温，根据加热体的不同，可以获得从1000到3000℃的高温，甚至更高。
炉内气氛可以是空气气氛，也可以是其它气氛，炉体可以是箱式，也可以是管式等。
测量高温通常使用热电偶高温计，一般可在室温到2000 ℃之间应用，某些情况下甚至可达3000 ℃。
在更高的温度下可用光学高温计，它的测量范围是700～6000 ℃。
光学高温计只能测量高温，低温段则不准确。
图1.1给出了实验室常见的高温炉和管式炉的结构示意图。
高温下常见的反应是固相反应，它不同于溶液中的反应，他们在常温常压下很难进行。
例如，从热力学角度讲，MgO(s)和Al 2O 3(s)反应生成尖晶石MgAl 2O 4(s)的反应完全可以自发进行。
然而，在实际上，在1200 ℃以下反应几乎不能进行，在1500 ℃时反应也需数天才能完成。
原因有两点：第一，反应的第一阶段，即在反应物晶粒界面上或与界面邻近的晶格中生成MgAl 2O 4晶核，由于产物晶核与反应物结构不同，因而产物晶核的生成很困难；第二，进一步实现在晶核上的晶体生长也有相当的难度，这主要是固相间离子的扩散速率非常慢的缘故。
高温下有利于晶核生成和离子扩散，所以能加速反应。
为了降低固相反应的温度，使反应能在比较温和的条件下进行，有一些方法可以降低固相反应的温度，如将反应物充分破碎和研磨，或通过各种化学途径制备成粒度细、比表面积大、表面具有活性的反应物原料，然后通过加压成片，甚至热压成型使反应物颗粒充分均匀接触；或通过化学方法使反应物组分事先共沉淀；或通过化学反应制成化合物前驱物等。
陶瓷低温快烧原料应用
陶瓷低温快烧原料应用低温烧成的陶瓷产品其关键在于开发与利用低温陶瓷原料,以保证低温快烧生产工艺。
目前我国陶瓷研究机构已成功筛选出许多种低温陶瓷原料及低温熔剂原料,应该说正是低温快烧工艺的研究促进了陶瓷节能工作的进展,国内低温陶瓷原料的储藏与开发利用现状也取得了喜人的成果。
通过几十年的勘探与陶瓷原料普查,证明我国低温陶瓷原料储藏非常丰富。
一是种类多,二是储藏量大。
如硅灰石矿分布在湖北大冶、辽宁铁岭、吉林延边与盘石等地,储量都比较大,此外福建省、江西省、安徽省及湖南、河北等地都有发现,有的已经开采利用多年。
透辉石矿主要分布在东北地区的吉林省及黑龙江省,其矿产储量都在400万吨~500万吨以上。
至于珍珠岩矿资源,更为丰富,全国各地均有发现,早已开采利用多年。
如辽宁法库、建平县、内蒙古包头、山西灵邱县、吉林九台县、黑龙江穆棱县及河南信阳等地区,有的储量高达数亿吨,这些丰富的储存都为推广低温快烧陶瓷工艺,提供了物质条件。
可以用作低温烧成坯体原料以及釉料的陶瓷矿物原料,有硅灰石、透辉石、透闪石、绢云母粘土、叶蜡石、珍珠岩等,它们大多数已广泛应用于建筑卫生陶瓷的坯料及釉料中,取得了良好的节能效果。
1．硅灰石原料。
硅灰石属于硅酸钙矿物。
自然界中的硅灰石主要存在于不纯的石灰岩与酸性岩浆岩的接触变质带内。
在火成岩的富钙片岩中亦可见到。
与硅灰石原料伴生的矿物还有透辉石、石榴子石、方解石及石英等,均属陶瓷工业可以采用的原料种类。
硅灰石理论化学成分为SiO2 %,CaO %。
20世纪70年代中期,我国湖北省大冶及阳新地区最先发现硅灰石矿,其实际化学成分为:SiO2 %,CaO %,Fe2O3化学成分与美国、日本等国矿物的成分基本相同。
硅灰石具有良好的热膨胀特性,它的热膨胀系数随温度增加,呈现直线性上升,因此非常有利于快速烧成的工艺要求。
此外,硅灰石熔点温度比较低,为1540℃,尤其在硅灰石与瓷坯中的碱-碱土成分结合时能进行较低温烧成,这一特点也是后来引起陶瓷界,尤其建陶工业非常重视的主要缘故。
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朱忠丽等：Tm3+掺杂KYb(WO4)2自激活激光晶体生长与光谱特性分析· 55 ·第38卷第5期高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成龙颖1,2，堵永国2，匡加才1，刘洪波1，郑晓慧2，秦峻2(1. 长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙 410114；2. 国防科技大学航天与材料工程学院，长沙 410073)摘要：提出以玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂，低温液相烧结复合氧化物陶瓷的技术思路。
研究了BaO–Al2O3–SiO2 (BAS)玻璃的高温粘流特性和降温析晶特性，以确定其液相烧结工艺。
以BAS玻璃作为烧结助剂，由液相烧结制备了Y2Si2O7，Y2SiO5，3Al2O3·2SiO2或La2Zr2O7复合氧化物陶瓷。
结果表明：采用钡长石玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂，可实现高熔点复合氧化物陶瓷的低温烧成，能制备以设计的复合氧化物为主晶相，母体玻璃析晶得到钡长石为次晶相的复合氧化物陶瓷。
关键词：钡铝硅玻璃；析晶；液相烧结；热膨胀系数中图分类号：文献标志码：文章编号：0454–5648(2010)05–CONTROLLABLE PHASE LOW-TEMPERATURE SINTERING OF COMPOSITE OXIDECERAMICS WITH HIGH MELTING POINTLONG Ying1,2，DU Yongguo2，KUANG Jiacai1，LIU Hongbo1，ZHENG Xiaohui2，QIN Jun2(1. College of Physics and Electronic Science, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114; 2. Collegeof Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: A technical way was proposed that the composite oxide ceramic could be obtained by liquid phase sintering at low tem-peratures, using BaO–Al2O3–SiO2 (BAS) glass (a precursor for glass-ceramic) as the sintering additive. The sintering parameters were adjusted by studying the viscous flow characteristics of BAS glass at high temperature and its crystallization characteristics during cooling process. Using BAS glass as sintering additive, Y2Si2O7, Y2SiO5, 3Al2O3·2SiO2 or La2Zr2O7 ceramics were prepared by liquid sintering. The results show that the composite oxide ceramics can be obtained at low temperatures, in which the main crystal phase is the designed composite oxide and the rest phase is BaAl2Si2O8 crystallized from the glass.Key words: barium aluminum silicon glass; crystallization; liquid phase sintering; thermal expansion coefficients高熔点复合氧化物陶瓷种类繁多，热膨胀系数等热物理性质各异，但具有耐高温、抗氧化等特性，广泛应用于多种高温环境。
正硅酸钇(yttrium or-thosilicate，Y2SiO5)，二硅酸钇(yttrium disilicate，Y2Si2O7)的熔点分别为1980，1775℃，是高温抗氧化涂层的理想材料。
Webster等[1]将Y2O3和SiO2配制成料浆，在氩气保护下于1600℃烧结3h得到Y2SiO5和Y2SiO5/Y2Si2O7 2种抗氧化涂层。
莫来石具有密度小、高温性能优异(熔点为1900)℃等特点，在高温结构和工程材料等领域有广泛的应用。
其传统制备方法是将原料混合后在1700℃烧结制得“烧结莫来石”；或是在2000℃以上电炉中熔融后倒入铸模冷却到室温制得“熔融莫来石”。
由于复合氧化物陶瓷具有较低的自扩散系数，一般难以低温烧成。
降低陶瓷原料粒径，是实现低温制备复合氧化物陶瓷的有效手段之一，常采用溶胶–凝胶法、共沉淀法、水解–沉淀法等制备粉体，但其制备成本高、工艺复杂、制备周期长、生产效率不高。
另一种降低烧成温度的方法是液相烧结，通常是在原料中加收稿日期：2009–10–08。
修改稿收到日期：2010–01–25。
基金项目：湖南省自然科学基金(08JJ3100)；湖南省科技计划项目(2007- CK3048)；长沙市科技计划(K071010–11)资助项目。
第一作者：龙颖(1983—)，男，硕士研究生。
通讯作者：堵永国(1958—)，男，教授。
Received date:2009–10–08. Approved date: 2010–01–25.First author: LONG Ying (1983–), male, graduate student for master de-gree.E-mail: lionellong920@Correspondent author: DU Yongduo (1958–), male, professor.第38卷第5期2010年5月硅酸盐学报JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol. 38，No. 5M a y，2010硅酸盐学报· 56 ·2010年E-mail: nudtdyg@入低熔点物质，如玻璃等，在较低温度下形成晶间液相，加快原子扩散和传输速率，从而实现陶瓷材料的低温烧成。
然而传统液相烧结过程中在引入较多玻璃相的同时，很少考虑次晶相的生成及对性能的影响，因而无法实现陶瓷材料理化性能的可控。
为此，提出用玻璃陶瓷的母体玻璃作为烧结助剂，低温液相烧结复合氧化物陶瓷。
烧成出以设计的复合氧化物为主晶相，控制玻璃陶瓷析晶得到次晶相，进而使理化性能(如热膨胀系数)可控的复合氧化物陶瓷，满足不同的应用要求。
以钡长石(BaAl2Si2O8)为主晶相的BaO–Al2O3– SiO2 (BAS)玻璃陶瓷是熔点最高的玻璃陶瓷，[2]具有高的耐热温度(>1590)℃和高的强度，具有较好的抗氧化性能和较高的化学稳定性，与多种增强材料都有较好的化学相容性。
因此，以BAS玻璃作为烧结助剂，液相烧结硅酸钇(Y2SiO5，Y2Si2O7)、莫来石(3Al2O3·2SiO2)和锆酸镧(La2Zr2O7)复合氧化物陶瓷，考察低温烧成陶瓷中的相组成及热膨胀系数，分析其烧成机制。
1 实验1.1 BAS玻璃粉的制备以分析纯氧化物为原料，按表1的配方将称取的各氧化物混合均匀后，装入铂金坩埚，用硅钼棒箱式电炉进行熔制。
在1550℃保温2h后，快速倒入冷水中，水淬得玻璃渣。
将玻璃渣装入玛瑙球磨罐，用行星球磨机以450r/min的转速球磨2h后，过200目(筛孔尺寸为0.053mm)筛，烘干制得玻璃粉。
表1 BAS玻璃的配方Table 1 Formula of BaO–Al2O3–SiO2 (BAS) glass Oxide BaO Al2O3SiO2Co2O3B2O3ZrO2 Mass fraction/% 37 24 29 2 6 2 1.2 样品的制备按Y2SiO5，Y2Si2O7，莫来石(3Al2O3·2SiO2)或锆酸镧(La2Zr2O7)的化学计量比称取各氧化物，分别加入一定量的BAS玻璃粉，以400r/min的转速在行星球磨机球磨1h进行混料，球磨后固液分离，过200目筛得到样品粉末。
以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PV A)为黏结剂，对粉末进行手工造粒。
将造粒粉压制成6mm×4mm×30mm的方块，于420℃保温2h进行排胶，得到生坯。
然后按烧成工艺烧结制备样品。
1.3 性能测试将造粒后的玻璃粉压成圆柱体，用8JY型影像式烧结点试验仪测试其高温黏流性能。
采用Archimedes法测试样品的体积密度。
用D8 Advance 型X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)仪进行样品的相分析，扫描速率为2°/min。
用Netzsch公司产DIL 402EP型热膨胀系数测试仪测试样品的热膨胀系数，升温速率为10/min℃。
2 结果与讨论2.1 BAS玻璃基本性能研究BAS玻璃作为液相烧结助剂，需要研究其高温黏流特性，以确定合适的烧结温度范围。
另外，BAS玻璃在冷却过程中析出钡长石晶体作为次晶相存在于陶瓷中，因此，亦需考察其降温析晶特性。
2.1.1 BAS玻璃的高温黏流特性图1为BAS 玻璃柱体形貌随温度的变化图。
从图1可以看出：圆柱状的BAS玻璃样品从1320℃开始有一定的收缩，在1340℃时棱角处出现明显的圆角，到1390℃时，变为球冠状。
因此，BAS微晶玻璃软化温区为1340～1390℃，其液相烧结的下限温度为1390℃。
2.1.2 BAS玻璃高温熔融后的降温析晶特性按提出的设计思想，BAS玻璃既要起液相烧结助剂作用，又要在随后冷却凝固过程中析出钡长石晶相，尽可能减少残余玻璃相。
因此，对BAS玻璃高温熔融后的降温析晶特性进行研究。
图1 BAS玻璃柱体形状随温度的变化图Fig.1 Shape photos of BAS glass samples at differenttemperatures将BAS玻璃压坯后以10℃/min升温到1550℃，确保其熔融，然后以2℃/min的速度分别降温至1500，1400℃和1300℃保温1h，然后随炉冷却。
为了考察保温时间对析晶特性的影响，设计一龙颖等：高熔点复合氧化物陶瓷的相可控低温烧成· 57 ·第38卷第5期组实验为降温至1500℃即随炉冷却(零保温时间)。