- 王东;姜涛;赵波;丁政伟;史书瑞;
在高速切削加工中，氮化硅(Si_3N_4)陶瓷刀具润滑性能不足限制了其使用寿命和加工性能，自润滑陶瓷刀具材料的出现提供了一种解决方案。然而，固体润滑剂的引入对材料力学性能的影响较大。本研究通过引入碳纳米管(CNTs)，研究了烧结参数和CNTs含量对材料性能的影响，并成功制备了一种兼具优异力学性能和摩擦磨损性能的自润滑陶瓷刀具材料。随着烧结温度的提高，刀具材料的维氏硬度和抗弯强度表现出先增加后减小再有所回升的趋势，断裂韧性则表现出先增加后减小的趋势，并且三项力学性能均在1650℃烧结温度下达到最高。此外，随着保温时间的增加，材料的维氏硬度和断裂韧性均表现出先增加后减小的趋势，抗弯强度则表现为先增加后减小再缓慢回升的趋势，综合对比结果显示，9 min的保温时间为最优。对材料断面形貌分析表明，烧结温度和保温时间分别对材料孔隙生成和断面平整度有显著影响。CNTs的引入导致材料力学性能有所下降。但随着CNTs含量的增加，材料的摩擦因数先增加后降低，磨损率先增加后降低再迅速上升。研究表明，CNTs在摩擦过程中能够有效促进润滑膜的形成，从而改善材料的摩擦磨损性能。结果表明，当CNTs含量1.5 wt%时，制备的材料展现出优异的综合性能。
2026年01期 v.47 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1918K] [下载次数：43 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 冯博聪;高榆宗;唐聪;赵哲;曾子彬;吕东霖;
本研究采用数字光处理(DLP)技术制备复杂结构Si_3N_4陶瓷，旨在克服传统表面改性方法难以协同优化浆料性能与烧结体力学性能的局限。通过精确调控低熔点玻璃粉含量并结合球磨—烧结工艺对Si_3N_4粉末进行表面包覆改性，浆料流变性能显著改善。在固含量20 vol.%、剪切速率32.4 s~(-1)条件下，随玻璃粉包覆量从0 wt.%增至5 wt.%，黏度由0.594 Pa·s降至0.477 Pa·s，降幅达19.7%。随着玻璃粉包覆量的增加，深度敏感系数(S_d)增大而临界能量密度(E_d)降低，宽度敏感系数(S_w)减小而临界能量密度(E_w)与扩展固化宽度(D_b)同步增加。烧结过程中适量玻璃粉挥发未影响陶瓷物相组成与致密性，且形成的玻璃相通过细化晶粒使抗弯强度最高提升了14.3%，并通过增韧机制使断裂韧性最大提高了31.1%，实现了打印工艺性能与陶瓷力学性能的协同优化。
2026年01期 v.47 58-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K] [下载次数：22 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 孙孟勇;曲俊峰;房海荣;李国斌;王雯龙;王洪林;郭敏;尹飞;
为探究界面类型对碳化硅(SiC)陶瓷抗冲击性能的影响，制备了三种不同界面类型的SiC陶瓷，利用扫描电镜对材料进行了界面失效分析，利用分离式霍普金森杆对动态力学行为进行分析。结果表明：液相烧结L-SiC以弱界面为主，失效模式以沿晶断裂为主；固相烧结S-SiC以强界面为主，失效模式以穿晶断裂为主；反应烧结R-SiC以脆性界面为主，失效模式以脆性相断裂及沿晶断裂为主。三种SiC陶瓷均呈现显著的应变率强化效应，动态强度随应变率升高而提升。其中，S-Si C动态强度最高至3050 MPa,L-SiC因弱界面增加了裂纹偏转，提升了失效应变，在2000 s~(-1)时损耗能量达7.4%;SiC陶瓷动态失效可分为初始加载、应变硬化—损伤积累和粉碎失效阶段，研究成果为SiC陶瓷在防护领域的应用提供了数据支撑。
2026年01期 v.47 69-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1707K] [下载次数：31 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 谭健;蔡冰;唐良颖;吴聪;黄婷;刘华臣;向正飞;邓腾飞;
本文通过在(54 mol%Y_2O_3+6 mol%ZrO_2)-40 mol%YCr_(0.5)Mn_(0.5)O_3中掺入4 mol%～8 mol%的Ca~(2+)/Mg~(2+)，经两步烧结制备负温度系数(Negative Temperature Coefficient, NTC)热敏陶瓷。所有掺杂样品均保持Y_2O_3与正交钙钛矿相YCr_(0.5)Mn_(0.5)O_3双相结构，Ca~(2+)/Mg~(2+)主要固溶于钙钛矿相，显微结构呈“海岛”状分布且致密性良好。电学性能方面，Ca~(2+)能显著降低电阻率，当Ca~(2+)掺杂量为8 mol%时，电阻率较未掺杂样品降低约82%。相比之下，Mg~(2+)掺杂仅将电阻率降至5.14×10~4Ω·cm，且对应B值较高。XPS分析表明，掺杂Ca~(2+)/Mg~(2+)后，Mn~(4+)/Cr~(4+)比例上升，Ca~(2+)会取代Y~(3+)引发空穴补偿及小极化子跳跃增强，Mg~(2+)会取代半径接近Cr~(3+)/Mn~(3+)，导致改性效果不佳。老化实验显示，Ca~(2+)/Mg~(2+)会增大电阻漂移率，但Zr~(4+)的存在通过提升致密度和细化晶粒抑制空位迁移，使漂移率降低1%～2%。综上，结果表明：Ca~(2+)可优化(Y_2O_3+ZrO_2)-YCr_(0.5)Mn_(0.5)O_3 NTC陶瓷的电阻率、B值及稳定性，具备实际应用潜力。
2026年01期 v.47 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 3485K] [下载次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 邓仁卿;陈嵛沣;余超;董博;胡佳勋;邓承继;丁军;祝洪喜;朱青友;
本研究以SiC粉体及SiC纤维(SiC_f)为原料，先制备不同SiC_f含量的多孔陶瓷坯体，再基于重结晶烧结工艺的蒸发—凝聚机理，在氩气气氛下经1600℃～2200℃保温1 h热处理得到碳化硅多孔陶瓷，研究了外加SiC_f及烧结温度对重结晶烧结碳化硅物相组成、显微结构及力学性能的影响规律及作用机理。结果表明：添加碳化硅纤维有提高传质效率的作用，当烧结温度为2100℃且外加20 wt.%SiC_f时，重结晶烧结SiC多孔陶瓷的力学性能获得了显著改善，材料的显气孔率、体积密度及常温抗弯强度分别为(45.5±0.8)%、(1.80±0.03) g·cm~(–3)及(43.44±4.75) MPa。但当热处理温度升至2200℃后，SiC_f会促进晶粒的异常生长，使其力学性能下降。
2026年01期 v.47 85-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2422K] [下载次数：43 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 温晓庆;董伟霞;包启富;顾幸勇;李寅明;李润丰;
本研究以承德地区单一磁铁尾矿及电厂粉煤灰等固废为主要原料制备发泡陶瓷，通过X射线衍射分析、扫描电镜观察、导热系数测定等测试手段，研究了粉煤灰对多孔陶瓷的体积密度、抗压强度、热导率及微观结构的影响。结果表明：粉煤灰的引入有利于发泡陶瓷中莫来石晶相的生成与发育，合适的掺加比例有利于提升其力学性能；同时粉煤灰对发泡陶瓷孔的结构影响较大，从而影响其导热性能。当粉煤灰和单一磁铁尾矿固废总掺量为60 wt.%、发泡剂掺量为1.5 wt.%时，所制备的发泡陶瓷的体积密度为430 kg·m~(-3)～580 kg·m~(-3)，抗压强度为5.94 MPa～12.96 MPa，导热系数为0.18 W·m~(-1)·K~(-1)～0.42 W·m~(-1)·K~(-1)，优于JG/T 511-2017《建筑用发泡陶瓷保温板》的要求。
2026年01期 v.47 94-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2990K] [下载次数：47 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王同同;张萍萍;邵长涛;韦其红;崔皓哲;王洪升;栾强;刘瑞祥;
对陶瓷基复合材料表面进行强化处理是提升其表面金属涂层附着力的有效途径，进而可实现陶瓷金属化材料在频率选择表面(FSS)天线罩及天线窗中的应用。本研究采用液相渗积和溶胶—凝胶(Sol-gel)法相结合的工艺，制备了石英纤维增强石英(SiO_(2f)/SiO_2)陶瓷基复合材料。随后，利用聚硅氮烷(PSZ)前驱体经陶瓷化转变对材料表面进行强化，并在其表面涂覆Pt料浆，获得了Pt-SiO_(2f)/SiO_2复合材料。最后，对制备工艺和复合材料性能开展系统研究。结果表明：PSZ前驱体陶瓷化转变提升了SiO_(2f)/SiO_2复合材料的表面强度，进而提升了与Pt涂层之间的结合力；Pt涂层最佳制备温度区间为850℃～900℃，涂层厚度为20μm～30μm，方阻值为(30±5) mΩ·~(-1)，电导率达10~6 S·m~(-1)数量级；Pt涂层经石英灯1000℃热处理300 s，附着力维持0级，电导率未发生显著变化；同时，制备的Pt-SiO_(2f)/SiO_2复合材料具有良好的激光加工性能。
2026年01期 v.47 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2650K] [下载次数：39 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 聂京凯;韩钰;周明瑜;姬军;祝志祥;李阳林;马金旭;杜君莉;何强;
碳陶瓷电阻材料因具有导电性能良好、抗脉冲能力强、过载能力出色和散热能力强等优点，已成为国外高性能合闸电阻产品的主要材料。本文在分析国外某产品的基础上，以高纯度氧化铝和氧化硅为主要原料，以石墨为导电填料，设计并制备了一系列样品，并对其物相组成、气孔率、体积密度和电阻率进行了分析与测试。同时，实验结合分析测试结果，系统研究了氧化铝/氧化硅质量比、烧结助剂种类、石墨粒度及其加入量对样品物相组成和性能的影响。结果表明，与氧化铁相比，碳酸钙更有助于石英向方石英的晶型转变，并促进莫来石的生成。在氧化铝/氧化硅质量比为3∶1、添加3%碳酸钙为烧结助剂、掺入11%～15%的800目石墨为导电填料的条件下，可制得以刚玉、方石英、莫来石、石墨为主要物相的复合电阻材料，其开口气孔率为33.2%～35.5%、体积密度为1.99 g·cm~(-3)～2.10 g·cm~(-3)、电阻率为0.11Ω??m～4.66Ω??m。本文的研究结果有望为碳陶瓷复合电阻材料研究提供数据支撑。
2026年01期 v.47 113-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K] [下载次数：43 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李佳;魏红康;邱慧娟;谢志鹏;汪长安;赵林;
本文以β-SiC为主要原料，以ZrB_2和TiN为添加剂，在2000℃和40 MPa的条件下制备了SiC-TiB_2-ZrN复合陶瓷，并系统研究了添加剂含量对SiC基复合陶瓷物相组成、微观结构、力学性能和导电性能的影响。结果表明：随着添加剂含量的增加，陶瓷样品中形成了TiB_2和ZrN相，SiC复合陶瓷的致密度、力学性能和导电性能均有显著提升。当TiB_2和ZrN含量为30 mol.%时，复合陶瓷接近完全致密，其硬度、断裂韧性和电导率分别达到25.19 GPa、5.68 MPa·m~(1/2)和3.3×10~3Ω~(-1)·cm~(-1)。研究证实，SiC-TiB_2-ZrN复合陶瓷在拥有优异力学性能的同时，其优良的导电性能使其适用于电火花线切割加工工艺，从而提高了致密SiC陶瓷在复杂形状工件加工方面的效率。
2026年01期 v.47 122-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1434K] [下载次数：23 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 杨旺春;韦乾坤;陈俊;甘伟江;李家丞;焦国豪;
Fe_3O_4因具备高理论比容量、原料丰富且成本低廉而成为潜在的锂离子负极材料，但是其存在循环稳定性差和倍率性能低等问题。本文采用水热和高温退火的两步法对Fe_3O_4进行Ti掺杂和原位碳包覆，并成功制备了Fe_3O_4-Ti@C负极材料。结果表明，Ti~(4+)离子掺杂和原位碳包覆协同提高了Fe_3O_4的锂离子扩散速率、电导率及循环稳定性。在0.2 A·g~(-1)和5.0 A·g~(-1)电流密度下，Fe_3O_4-Ti@C的可逆比容量分别为1065.1 mAh·g~(-1)和668.9 mAh·g~(-1)，且分别为Fe_3O_4材料的4.1倍和22.3倍。此外，Fe_3O_4-Ti@C在0.2 A·g~(-1)电流密度下循环200次后的容量保持率为98.7%(1080.8 mAh·g~(-1))。以上研究表明，Fe_3O_4-Ti@C作为锂离子电池负极材料的应用潜力。
2026年01期 v.47 129-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1682K] [下载次数：55 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 韩立强;李秀兰;徐嘉伶;
本研究采用两步烧结法制备了Ba(Sm_(0.1)La_(0.5)Bi_(0.4))_2Ti_(3.8)(Al_(0.5)Nb_(0.5))_(0.2)O_(12)(BST-BLAN)陶瓷，系统研究了烧结工艺参数对材料结构和性能的影响。通过调控第一步烧结温度T1、第二步烧结温度T2和保温时间，结合XRD、SEM等分析手段，发现两步烧结法能显著改善陶瓷的微观结构，使其晶粒更加细小均匀，晶界密度增加。优化后的烧结工艺使陶瓷的致密度达到98.7%、介电常数为161、介电损耗为0.028%、击穿强度为13.0 kV·mm~(-1)，温度稳定性良好(1 kHz下TCC_(-55–85℃)≤±1%)。利用COMSOL软件模拟了不同微观结构下的电场分布和击穿路径，验证了实验结果。研究表明，两步烧结法是一种能有效优化BST基陶瓷性能的方法。
2026年01期 v.47 139-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2177K] [下载次数：16 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王俊波;邓可;赵鸿飞;唐琪;张殷;冀承泽;周峻;
固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)作为高效的能量转换装置，对整合可再生能源、推动实现碳中和目标具有关键支撑作用。然而，其性能与耐久性受限于多孔电极的微观结构特性。本研究通过实验与数值模拟结合的方法，探究了NiO/GDC-SSZ-GDC/LSCF多孔电极的微观结构对SOEC电场分布的影响。通过SEM图像分析和X射线断层扫描(X-Ray Computed Tomography, XCT)技术重构了电极的三维孔隙网络，并结合二维及三维模型模拟了固体氧化物电解池的电场分布特性。结果表明，三维模型能够全面表征形状因子、迂曲度等孔隙形貌对局部电场畸变的动态影响，纤维结构电极较颗粒结构具有更低的迂曲度和更均匀的电流密度分布。本研究为固体氧化物电解池电极结构优化提供了理论依据。
2026年01期 v.47 149-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K] [下载次数：34 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李勇;廖达海;胡洋;吕瑞轩;汪建芳;胡晨;马成文;
为探究金刚石压头作用下，SiC涂层厚度对航空C_(f/)SiC复合材料纳米压痕行为的影响，本文重点研究了亚表面损伤扩展演化规律。基于分子动力学，构建了金刚石压头作用下的C_f/SiC复合材料分子动力学压痕模型。模型融合了Tersoff势、AIREBO势、Morse势与Lennard-Jones(LJ)势四种势函数，从载荷—位移曲线、应力分布、径向分布函数和原子键断裂等多个角度，系统研究了SiC涂层厚度对C_f/SiC复合材料力学性能的影响。结果显示，SiC涂层在压痕过程中显著增强了碳纤维基体的刚度与承载能力，最大载荷随厚度增加而增大。然而，较厚的涂层在提升整体力学性能的同时，也可能在局部范围引入损伤敏感性。当涂层厚度为1.0 nm时，径向分布函数的主峰强度为70.9；当涂层厚度为1.5 nm时，主峰强度为65.0；当涂层厚度为2.0 nm时，主峰强度降至58.2。径向分布函数的主峰强度随涂层厚度的增加逐渐减弱，表明该区域内原子键断裂数量增加，产生一定的损伤积聚效应。该研究有助于深入理解涂层增强复合材料的力学响应规律，并为优化复合材料设计以及调控纳米力学性能提供参考。
2026年01期 v.47 159-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 3021K] [下载次数：74 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 穆容冰;冯浩轩;程玥;肖绚;
青花瓷色彩作为中国传统艺术的重要组成部分，兼具鲜明的视觉识别性与深厚的文化象征意义，长期以来被广泛应用于艺术设计、文化传播与文物保护等多个领域。随着设计研究与文化遗产数字化进程的推进，以科学、系统的方式对其色彩特征进行客观分析，是当前设计与文化研究的热点议题。因此，针对青花瓷色彩量化分析研究不足的问题，本研究提出K-means++聚类算法与NCS色彩体系的数字化提取方法，对元、明、清三个历史阶段青花瓷色彩特征进行量化研究。研究以223件典型陶瓷碎片为样本，经过图像校正、色彩聚类与色值映射，提取其主要颜色参数并转换为NCS系统下的色相、黑度与彩度指标。本研究不仅拓展了陶瓷色彩的数字表达方式，也为陶瓷文化的数字保护与创新设计提供了技术支撑与实践依据。
2026年01期 v.47 170-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1650K] [下载次数：86 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李小龙;李勋;汪启轩;赵田贵;董伟霞;包启富;
青花瓷作为中国传统文化的瑰宝，在烧制过程中，因受青花色料、釉料配方组成以及制备工艺的影响，青花装饰易出现发色不均，并使其线条或块面呈现出不同程度的“晕散”现象，这种现象在不同朝代乃至同一朝代都普遍存在。为了阐明青花瓷广泛的呈色变化和“晕散”现象，采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶光谱(FTIR)、电子探针(EPMA)、光学显微镜(OM)等方法分析青花瓷釉中BaO/CaO比对青花瓷色度值、晕散距离、微观结构、釉层网络结构以及釉中Co~(2+)浓度的影响。实验结果表明，随着釉中Ba O/Ca O比的增大，釉层网络结构中Si-O-Si键减少，青花瓷线条的“晕散”距离随之增大(60μm～100μm)，但是当BaO/CaO比增至1.71时，青花色料与釉界面反应层中存在结构稳定的八面体尖晶石晶体，导致“晕散”距离减至60μm左右。类似地，b*值随BaO/CaO比值的增大，先从-33.65增至-29.38，然后减至-33.1。本研究有助于增进对我国古代青花瓷呈色与晕散现象的科学理解，为相关传统装饰工艺的技术探讨提供一定的物理化学参考。
2026年01期 v.47 180-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 2206K] [下载次数：15 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 徐轶男;于欢;江财水;刘昆;程智鹏;方圆;谭李睿泽;周健儿;
宜兴均陶灰蓝釉是一种分相釉，具有窑变现象，其呈色主要由结构色和离子着色共同耦合决定。本文通过探究二价碱金属氧化物MgO/CaO摩尔比(0.10/0.78、0.15/0.73、0.29/0.59、0.44/0.44、0.59/0.29)对宜均灰蓝釉釉面分相析晶的规律，进而解析其呈色变化的内在机理。实验结果表明，当MgO/CaO摩尔比由约0.13(0.10/0.78)增至1.00(0.44/0.44)时，灰蓝釉的玻化程度和光泽度逐渐降低，同时抑制了釉中分相液滴的生成与长大，受到Rayleigh散射与Mie散射规律的影响，釉面乳蓝色调逐渐减弱，斑纹亦逐渐减少并呈现Fe~(3+)着色所产生的棕褐色调；当MgO/CaO摩尔比约为2(0.59/0.29)时，釉的高温黏度增大，釉中开始析出磁铁矿及赤铁矿晶体，晶体薄膜对可见光产生全波段的强反射，使釉面出现凹凸不平的银白色斑纹。
2026年01期 v.47 188-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K] [下载次数：14 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]