JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
常逸文, 任瑞康, 姚忠樱, 崔鸽, 任佳乐, 张洪波, 旷峰华
巨介电陶瓷指代相对介电常数在10～4以上的介电陶瓷材料，是优秀的新型电容材料。其超高的介电常数意味着更高的储能能力和能量密度，可以为集成电路提供更高的集成度，以保持摩尔定律所述的发展速度。钙钛矿与类钙钛矿结构因其良好的掺杂相容性和介电特性而广受关注，有着优秀的行业探索和工业研究前景。本文综述了近年来钛酸钡、钛酸铜钙和钛酸锶等巨介电陶瓷领域的研究进展，对自发极化、晶界阻挡层和混合作用等三种理论模型进行介绍，系统梳理了每种理论模型的应用及对应巨介电陶瓷的设计思路，并展望了巨介电陶瓷的发展及挑战。
田硕, 赵健伟, 何斌, 孔令兵, 肖卓豪
近年来，新型铁电玻璃陶瓷在介电储能领域的研究取得了显著进展，关于铁电玻璃陶瓷的研究报道也在逐年增多。铁电玻璃陶瓷因其独特的电学特性、优异的高温稳定性和快速充放电能力，成为高能量密度电容器的重要材料之一，使其在轻量化和小型化电子元件中具有广阔的应用前景。通过概述铁电玻璃陶瓷的性能要求及器件应用，梳理了铌酸盐、钛酸盐铁电玻璃陶瓷的性能及应用，同时，简要探讨了铁电玻璃陶瓷作为玻璃添加剂时，对铁电陶瓷的储能性能的影响，并分析比较了熔融法、烧结法和溶胶—凝胶法三种制备方法的优缺点，基于铁电玻璃陶瓷的研究和应用现状，论述了此类材料在储能及器件领域的研究方向与发展前景。
龚青, 陈泊宏, 程刚, 邹俊华
质子交换膜燃料电池（PEMFC）的阴极氧还原反应（ORR）动力学速度迟缓，严重依赖价格高昂的铂基催化剂，亟须开发低成本、高活性和高稳定性的非铂替代材料。钌基硫属化物具有较低的成本，良好的氧还原活性以及强甲醇抗性，有望替代铂基催化剂应用于PEMFC。近年来，钌基硫属化物作为氧还原催化剂的研究取得了重要进展，其制备方法愈加高效简单，催化活性和电池性能得到稳步增强。系统总结了钌基硫属化物的制备方法，并分类综述了RuxChy（y/x＜1.0）、RuCh2以及三元钌基硫属化物作为氧还原催化剂的研究现状，提出了它们存在的问题以及发展趋势。
姚忠樱, 常逸文, 罗桂敏, 崔鸽, 张洪波, 任瑞康, 任佳乐, 旷峰华
高纯超细氧化铝粉体由于具有优异的物理化学特性而被广泛地应用于集成电路基板、电器绝缘材料、电子封装、航空航天和国防军工等高科技尖端领域。介绍高纯超细α-Al2O3粉体主要制备方法和研究进展，包括气相法、液相法及其新型制备方法、固相法及其新型制备方法，对各种方法的反应机理、特点和优缺点等进行分析。此外，还对国内高纯超细氧化铝粉体的未来发展方向进行了展望。
李佶莲, 张晶, 秦梓轩, 柏小龙, 孙旭东
氮化硅陶瓷具有优异的力学、热学、电学等性能，被广泛应用于电子、机械、信息等制造业与现代工业之中。对比传统材料，氮化硅陶瓷在作为智能手机的背板材料方面具有显著优势，以及十分重要的研究价值。通过对氮化硅陶瓷的着色研究进行梳理，介绍了稀土氧化物、尖晶石氧化物两种典型的陶瓷着色剂，分析了其着色性能和着色原理，并讨论了着色剂对氮化硅陶瓷力学性能的影响，结合国内外关于高性能多色氮化硅陶瓷制备的研究现状，对氮化硅陶瓷材料在手机背板领域应用的发展前景进行了展望。
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%Y2O3掺杂的ZrO2 （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。
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，V2O5与Y2O3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，V2O5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，Y2O3促进液相烧结的行为起主要作用，气孔率开始下降。当V2O5与Y2O3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Al2O3反应生成O'-Sialon。
陈嘉棋, 肖欢, 林勇德, 杨春蓉, 彭萍
采用了传统固相法制备了(Bi0.5Na0.5)(Ti0.995RE0.005)O3（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（Pr）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。
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HfB2-TaB2-ZrB2-SiC-MoSi2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MoSi2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。
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Ta2O5-Y2O3-HfO2（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-YTaO4和少量的单斜相HfO2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。