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获奖编号:
获奖名称: Ln/Ca-alpha-sialon材料的相关系、形成规律和微观结构调控
获奖名称英文:
登记人:
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开始日期:
结束日期:
获奖题目:
获奖题目英文:
成果介绍英文:
主要完成人: 王佩玲
主要完成人英文:
完成单位:
完成单位英文:
获奖类别: 上海市自然科学二等奖
获奖等级:
获奖时间: 2010
授奖部门: 上海市人民政府
成果介绍:

  本项目属材料科学领域。 

  作为一种最重要的结构陶瓷之一,氮化硅(Si3N4)家属材料包括beta-Si3N4和二个固溶体:alpha-Sialonbeta-Sialonalpha-Sialon在烧结过程中可吸收部分金属离子到晶格从而净化晶界因此受到结构陶瓷学家的高度关注,其中稀土掺杂的alpha-Sialon因存在高耐火度的晶界、Ca-alpha-Sialon具有低成本和高固溶度的优点更成为alpha-Sialon材料的研究热点。本项目围绕Ln(稀土)-Si-Al-O-N系统的相关系、Ln/Ca-alpha-Sialon相的形成规律和微观结构对性能的影响开展研究,并测定了重要晶界相黄长石(Ln2Si3O3N4)的结构。此外,本项目开拓了alpha-Sialon的功能化特性,研究了alpha-Sialon的透光性;利用工业废料炉渣开展了alpha-Sialon陶瓷粉的制备。 

  本项目取得的创新性成果为:1)揭示了Ln2O3-Si3N4-AlN-Al2O3系统的亚固相关系和Ln-Si-Al-O-N系统的液相区。2) 给出Ca-alpha-Sialon组份中约70%的Ca2+固溶进alpha-Sialon晶胞,其余残留在晶界中的结果。在此基础上提出一条减少晶界相提高材料高温性能的高、低固溶度离子复合稳定alpha-Sialon的组份设计途径,明显改善了材料性能。3)发现具有择优取向和长颗粒形貌alpha-Sialon晶粒的新现象,改变了以往认为alpha-Sialon晶粒为等轴状的传统看法,为alpha-Sialon材料的自增韧提供了重要科学依据。4)给出了重要晶界相黄长石(Ln2Si3O3N4)结构的新结果,尤其是其中O,N原子的位置和占有率信息被多个重要期刊引用。5) 获得高透光性alpha-Sialon陶瓷,其红外透过率达到65%(1mm),在国际上属一流水平,材料并兼具优异的力学性能。6)成功实现了炉渣废料自蔓延制得低成本alpha-Sialon陶瓷粉的方法。以此粉料制备陶瓷的力学性能可与化学原料同工艺下的alpha-Sialon相比拟。 

  本项目在结构陶瓷权威和有影响的学术刊物例如J. Am. Ceram. Soc.I.F. 2.101),J. Eur. Ceram. Soc. I.F. 1.58),J. Mater. Chem. I.F. 4.646),Mater. Lett. I.F. 1.748)等发表84SCI收录论文,共被引642篇次,他引403篇次,其中被SCI他引375篇次,被CSCD收录论文42篇,他引28篇次。被EI收录79篇。;获授权中国发明专利4项;本项目测定的11个稀土化合物的衍射数据被国际粉末衍射中心收录为标准卡片。3次获该权威机构颁发的奖状。培养了一批高层次科技人才。 

  关于高透过率alpha-Sialon的成功制备有望使alpha-Sialon成为在苛刻条件下应用的新型窗口材料,也有助于促进alpha-Sialon其他功能化应用的研究。炉渣自蔓延(Ca,Mg)-alpha-Sialon的制备不仅丰富了alpha-Sialon的科学内容,更重要的是提升了炉渣有效利用的高科技含量,对于环境保护具有深远的社会影响。该项目所取得的显著成果为提升我国结构陶瓷材料的研究水平和国际影响做出了重要贡献。 

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