- 范武刚;周响;赵冠楠;李玲;曹雄;张兆泉;
基于压水堆内置稳压器对固有安全性隔热材料的需求，通过煅烧处理商业粉体结合砂磨方法，制备致密度大于96%的8 mol%Y_2O_3掺杂的ZrO_2 (8YSZ)致密陶瓷。系统考察了8YSZ陶瓷的热物理性能包括高温稳定性、热导率、热膨胀系数、抗热老化及抗热震性能等，并研究了其压缩强度、抗弯强度、硬度，断裂韧性、弹性模量及泊松比等力学指标。采用闪光法测得的8YSZ陶瓷热导率数值与温度的相关性较小，约为1.9 W·m~(-1)·K~(-1)。室温到360℃线性热膨胀系数为9.3×10~(-6) K~(-1)。在360℃、450℃、550℃温度下进行100 h至1000 h的热老化验证8YSZ立方相的稳定性。室温至800℃间热震试验后8YSZ结构仍保持完整，具有较好的抗热震性能。发现所制备的8YSZ陶瓷在350℃的压缩强度达到1.2 GPa，约为室温数值的2倍。泊松比和弹性模量分别为0.285和164.9 GPa，硬度及断裂韧性等结果与文献报道结果接近，而且评价可靠性的韦伯模数达到16.03。这些结果表明8YSZ陶瓷作为内置稳压器隔热材料具有良好的应用前景。
2025年02期 v.46 285-292页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K] [下载次数：100 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 劳新斌;赵雅丽;徐笑阳;毛志欢;邓宇洁;梁健;廖聚荣;
以α-SiC、Si粉、Al粉为主要原料，V_2O_5与Y_2O_3为复合烧结助剂，采用埋粉烧结法制备了自结合SiC陶瓷材料，研究了复合烧结助剂与烧成温度对材料组成与各项性能的影响。结果表明，当烧成温度低于1420℃时，V_2O_5起主要作用，样品气孔率随其含量增加而提高。当烧成温度高于1420℃时，Y_2O_3促进液相烧结的行为起主要作用，气孔率开始下降。当V_2O_5与Y_2O_3的添加量均为1 wt.%,1380℃烧成样品获得了较优的力学性能，室温与高温抗折强度分别为78.82 MPa、39.31 MPa。样品中大部分Si粉生成β-SiC，其中包括原位生成的纳米β-SiC晶须；少量Si粉随着烧成温度的升高与Al_2O_3反应生成O'-Sialon。
2025年02期 v.46 293-300页 [查看摘要][在线阅读][下载 2440K] [下载次数：149 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 陈嘉棋;肖欢;林勇德;杨春蓉;彭萍;
采用了传统固相法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5))(Ti_(0.995)RE_(0.005))O_3(简写为BNT-0.005RE,RE=Er、Pr、Sm)陶瓷。结果表明，稀土离子的掺杂显著提高了陶瓷的剩余极化强度，BNT-0.005Pr样品的剩余极化强度(P_r)最高，为40.4μC·cm~(-2)，比未掺杂样品提高了约80%；但稀土掺杂导致退极化温度降低。此外，由于稀土离子的发光活性，所有掺杂稀土的样品在近紫外的激发下均可发出可见光，分别呈现出强烈的绿色(Er)、红色(Pr)和红橙色光(Sm)。该研究有望拓展BNT基陶瓷的应用范围。
2025年02期 v.46 301-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K] [下载次数：241 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 吴震;陈维鑫;陶雪钰;郑明;范贺良;刘章生;郭立童;
碳材料虽然具有熔点高、密度低、热膨胀系数低等高温结构材料的优良特性，但高温易氧化问题限制了其应用。通过激光熔覆法在碳材料表面制备HfB_2-TaB_2-ZrB_2-SiC-MoSi_2复合涂层，对碳材料基体进行宽温域防护。利用XRD、SEM及能谱等对涂层的显微结构进行表征，利用划痕附着力测试仪、空气炉等温氧化测试对涂层与基体的结合强度及高温抗氧化性能进行表征。所制备的涂层与碳基体间结合良好，划痕附着力达到16.8 N，对应的划痕强度为134.06 MPa；涂层截面无明显的贯穿性裂纹和孔洞等缺陷。对涂层进行多次激光线烧蚀，激光线烧蚀后涂层表面无破坏性缺陷，涂层表面更加平整；五次激光线烧蚀后涂层划痕附着力仍保持14.2 N，对应的划痕强度为113.1 MPa。涂层试样在1500℃等温氧化中表面形成致密Hf-Zr-Ta-Si-O复合氧化物层，增强涂层高温稳定性，涂层表面氧化层致密、完整、无明显缺陷，整体表现出较好的抗氧化性能和抗激光烧蚀性能。使用MoSi_2取代部分Si，有助于进一步提升涂层的高温抗氧化性能和抗激光烧蚀性能。
2025年02期 v.46 308-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 4789K] [下载次数：158 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 詹春晖;陈烙印;王攀;段士昌;徐剑盛;柴雍;
高温防护涂层能为高温下使用的金属材料提供有效的抗氧化腐蚀防护，已被广泛应用于航空航天、能源、石油化工等领域。其中，具有代表性的应用是在飞机、舰船、航天发动机和地面发电用的各种燃气涡轮发动机上。为了提高某火箭分离发动机壳体、喷管等零件耐高温高速燃气烧蚀能力，就喷涂技术制备陶瓷基热防护涂层进行了制备工艺和性能研究。采用内孔大气等离子喷涂技术(ID-APS)在GH2747基材表面分别制备了不同厚度的8YSZ和Ta_2O_5-Y_2O_3-HfO_2(TYHO)/8YSZ复合耐烧蚀涂层，并对比研究了不同厚度涂层在不同时间下耐等离子火焰烧蚀情况，同时测试了涂层的拉伸结合强度、抗水冷热震性能、导热系数和隔热性能。结果表明：通过ID-APS技术在GH2747表面制备的TYHO/8YSZ耐烧蚀复合涂层结合强度可达到20.67 MPa以上，1100℃水冷热震10次后涂层完好。等离子火焰烧蚀后TYHO/8YSZ涂层面层主要由m-YTaO_4和少量的单斜相HfO_2组成，3种厚度TYHO/8YSZ复合涂层经等离子火焰烧蚀5 s后，宏观形貌均未有涂层熔融或脱落现象，复合涂层耐等离子烧蚀性能明显优于传统8YSZ涂层，1100℃下隔热温度较8YSZ涂层提高91℃。采用ID-APS技术在火箭分离发动机壳体、喷管内壁进行TYHO/8YSZ复合涂层制备的工艺可行，涂层可靠性、耐烧蚀和隔热性能满足某航天火箭发动机零件应用需求。
2025年02期 v.46 319-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 2379K] [下载次数：117 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 艾炳辰;赵俊翔;祝虎;李敏;易果强;
二次铝灰(SAD)是铝生产和回收过程中排放的有害固体废物。为了解决二次铝灰堆存处置造成的环境污染，资源浪费问题，提出一种以二次铝灰为原料添加工业重烧镁砂制备镁铝尖晶石耐火材料的以废治废新方法，主要研究镁砂添加量和烧结温度对所制备的耐火材料力学性能的影响。借助X射线衍射仪和扫描电镜对该耐火材料的物相组成和微观形貌进行分析，并通过三点抗折实验对该材料抗弯强度测试。结果表明，随着镁砂的含量的增加，当镁砂含量达到理论成分点(Al2O3/MgO比值为2.53)时形成的尖晶石结构最优。随烧结温度升高，镁铝尖晶石耐火材料纯度和结晶度明显提高。当镁砂含量为28.33 wt.%时，烧结温度1400℃时，耐火材料抗弯强度达到142.81 MPa。
2025年02期 v.46 329-337页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K] [下载次数：173 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 高美琪;李松;蔡佳佳;秦高梧;
采用阳离子交换法制备了成分可调的p-CaFe_2O_4/n-ZnFe_2O_4异质结光催化剂，利用SEM、TEM、XRD、XPS等技术对光催化剂进行了详细的结构表征，通过光降解亚甲基蓝评价光催化剂的活性。结果表明：阳离子交换法可成功制备p-CaFe_2O_4/n-ZnFe_2O_4，该异质结界面连续、缺陷少，能有效促进光生载流子分离，且形成的多孔结构，可增大催化剂比表面积。此外，亚甲基蓝的降解率还与异质结的组成比例相关，ZnFe_2O_4占比为37.10%的CaFe_2O_4/ZnFe_2O_4的催化活性最高，光照300 min亚甲基蓝的降解率达到83.0%。研究从界面特点、形貌特征、能带结构角度探讨了p-n结光催化剂增强光降解的机理。研究结果证实了尖晶石结构的二元金属氧化物的阳离子交换法制备异质结的可行性，可为微观尺度合成材料提供借鉴。
2025年02期 v.46 338-347页 [查看摘要][在线阅读][下载 2538K] [下载次数：184 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：11 ] - 蒋宗恒;王焕平;林孝杰;马红萍;高照;徐时清;
采用传统固相法制备了Ba_(0.7)Pb_(0.3)Ti_((0.9952-x))Sn_xNb_(0.004)Mn_(0.0008)O_3陶瓷，研究了Sn掺杂对陶瓷的物相、微观形貌、电阻—温度特性、复阻抗等的影响规律。结果发现，Sn完全固溶于BaTiO_3基陶瓷中，且随着Sn含量的升高，陶瓷的四方性减弱、立方性增强，从而导致居里温度降低；Sn掺入能有效细化陶瓷晶粒、增大晶界电阻，从而致使室温电阻率与击穿强度均增大；Sn掺杂会改变损耗层厚度从而影响升阻比，适量Sn掺杂能有效提高PTC效应。当Sn掺杂量为0.08时，陶瓷获得的最大升阻比为1.39×10~4、损耗层厚度为66.18 nm、室温电阻率为292.4Ω·cm、居里温度为185.5℃、击穿强度为88.96 V·mm~(-1)。
2025年02期 v.46 348-354页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K] [下载次数：145 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 杭琪;徐序;王乐莹;程亮;张双双;曹希文;熊斌;刘帆;
采用溶胶—凝胶法制备NiO-YSZ粉体，利用化学分析法和XRD谱检测NiO在YSZ中的固溶情况，并在氢气氛中进行热处理，成功在YSZ表面析出纳米Ni颗粒，然后在800℃甲烷气氛下对不同温度还原的NiO-YSZ粉体进行热处理，并通过TG测试和SEM形貌观察分析各样品的积碳情况。实验结果表明，3 mol%的NiO能完全固溶进YSZ相中，而添加10 mol%NiO时，NiO在YSZ中的固溶量增加，但仍存在一定量的NiO相；相比于700℃和1000℃的情况，900℃下还原处理时样品中YSZ表面析出的纳米Ni颗粒尺寸更大、数量更多；在NiO含量为3 mol%和10 mol%的情况下，采用凝胶—溶胶法制备的NiO-YSZ粉体的积碳增重量均远低于机械混合的NiO-YSZ粉体，SEM形貌也显示了Ni@YSZ催化剂表面形成的碳纤维量远少于机械混合的NiO-YSZ粉体中的情况，表明通过固溶析出方式制备的Ni@YSZ催化剂具有抑制Ni-YSZ粉体中催化剂表面积碳的作用。
2025年02期 v.46 355-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 2871K] [下载次数：125 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：9 ] - 阮文吉;倪九派;倪呈圣;
采用固相法制备了金红石型高熵氧化物固体氧化物电解池阴极材料(Co_(0.2)Zr_(0.2)Fe_(0.2)Ni_(0.2)Ti_(0.2))Nb_(0.5)Ta_(0.5)O_4(ZNT)和(Co_(0.2)Mn_(0.2)Fe_(0.2)Ni_(0.2)Ti_(0.2))Nb_(0.5)Ta_(0.5)O_4 (MNT)。结果显示：ZNT具有熵稳定性良好的晶体结构，MNT和ZNT电极材料在还原条件下表面溶出Ni~0和Co_(0.72)Fe_(0.28)纳米颗粒，并且MNT(0.17 S·cm~(-1))和ZNT (0.42 S·cm~(-1))获得良好的导电特性；在电解CO_2过程中，ZNT和MNT电池在800℃和1.3 V时的电流密度分别达到0.94 A·cm~(-2)和0.56 A·cm~(-2),MNT表面生成的绝缘物质(Mn, Fe, Co)Nb_2O_6和碳沉积阻碍电极材料对CO_2的催化还原反应，ZNT电池获得更好的催化性和稳定性。结果表明，所制结构稳定的金红石型高熵氧化物有望成为固体氧化物电解池阴极的候选材料之一。
2025年02期 v.46 364-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 1943K] [下载次数：145 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 邵晴;王皓申;罗凌虹;关成志;王建强;
固体氧化物电解池(SOEC)作为高效的电化学转化装置，其电化学性能取决于各个组件对总阻抗的贡献。采用电化学阻抗谱(EIS)和弛豫时间分布(DRT)技术，对固体氧化物电解池(SOEC)中各组件的阻抗贡献进行了系统分析。通过对不同气体组成和温度条件下的实验数据进行解析，识别了燃料电极和氧电极的电化学过程及其阻抗特征。DRT分析揭示了各个动力学过程相关的特征峰，P1峰(1×10~3 Hz～1×10~4 Hz)对应燃料电极中的氧离子传输，P2峰(1×10~2 Hz～1×10~3 Hz)与燃料电极的电荷转移有关，P3峰(50Hz～100 Hz)反映了氧电极中的电荷转移与离子传输，P4峰(1Hz～10Hz)反映气体扩散，P5峰(0.1 Hz～1.0 Hz)则与氧电极中的气体扩散相关。基于此，构建了适合的等效电路模型(ECM)，以精确描述SOEC各部分的电化学行为。该研究为理解SOEC内部的电化学过程、提升其稳定性和减小极化阻抗提供了理论依据和数据支持。
2025年02期 v.46 376-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K] [下载次数：232 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 胡亚蒙;胡伟;王天祥;杨晨晨;李丽华;黄金亮;金福熙;顾永军;
在长石粉中分别添加不同质量分数的Fe_2O_3、CeO_2等氧化物着色剂粉体，分别在1180℃、1200℃下保温2 h烧结制备长石瓷，分析了不同氧化物着色剂对长石瓷样品着色效果、烧结行为、耐化学腐蚀性能的影响。结果表明：添加氧化物着色剂后，陶瓷的主晶相均为微斜长石相，呈短棱柱状或板状晶体，陶瓷样品表面色泽均匀、正反面色差小。其中，添加CeO_2和CeO_2+Fe_2O_3的陶瓷呈淡黄色，添加Fe_2O_3的陶瓷呈浅粉色；此外，CeO_2和CeO_2+Fe_2O_3的添加对陶瓷的b~*值影响较大，Fe_2O_3的添加对陶瓷的L~*值影响较大。当烧结温度为1180℃，经CeO_2或CeO_2+Fe_2O_3着色的长石瓷样品呈色符合vita3D比色板色品指数范围。当CeO_2加入量为7 wt.%时，着色后的长石瓷样品相对密度可达97.7%。着色后长石瓷样品的耐化学腐蚀性良好，在4%的乙酸溶液浸泡16 h的质量损失量均远小于2000μg·cm~(-2)，最低可达到45μg·cm~(-2)，满足ISO6872牙科陶瓷国际标准的要求。
2025年02期 v.46 387-393页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K] [下载次数：36 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 刘文广;陈功;屈圣文;王兴国;徐祖权;冯浩;
为了探索热场辅助先驱体陶瓷直写式3D打印技术中的关键工艺参数，并对这些参数进行优化。通过引入近红外激光辅助的方式，结合高温平台加热工艺，有效提高先驱体陶瓷浆料的成型效率。实验采用控制变量法，分析了激光功率、平台温度、打印速度及打印高度等参数对成型质量的影响。研究结果表明，当占空比为29%、平台温度为100℃、打印速度为4.17 mm·s~(-1)、打印高度为0.55 mm时，成型效果最佳。该研究为优化陶瓷3D打印技术工艺参数提供了理论支持与实践参考。
2025年02期 v.46 394-402页 [查看摘要][在线阅读][下载 1968K] [下载次数：158 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张隆鑫;张文斌;徐晗;马亚星;
针对建水紫陶在产业发展上缺乏科学研究和产品创新性等问题。通过借鉴陶瓷“声如磬”的特点，研究并运用其振动特性，制作出一种简单的新型悬挂式敲击体鸣乐器。首先，结合ANSYS以规则的正方形板为几何对象，重点分析了自由边界条件下几何参数和材料参数的变化对其模态频率的影响规律。然后，发现可将影响频率的全部因素归结为一个公式，该公式能快捷计算出不同音域下正方形乐器样板所需的尺寸，最后烧制出12个音域在2093 Hz～3951 Hz的乐器样板，并对其进行音频测试。结果显示，其音高绝对误差小于3 Hz；音量范围为50 dB～75 dB；音长范围为0.29 s～0.46 s。该结果有望为建水紫陶乐器产品的创新设计提供新思路，并为陶瓷文化的传承提供技术支持。
2025年02期 v.46 403-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 1404K] [下载次数：93 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ]