姓 名: 杨建锋
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E-MAIL: yang155@mail.xjtu.edu.cn
专业方向: 无机非金属材料
个人详情

研究领域或方向

l 研究领域一:碳化硅陶瓷材料及复杂形状结构部件的成型与烧结

l 研究领域二:高强度高韧性结构陶瓷材料制备与烧结技术


l 研究领域三:金属-陶瓷复合材料的设计与制备

l 研究领域四:惰性生物陶瓷材料的制备

l 研究领域五:多孔陶瓷及过滤陶瓷膜研究与制备

l 研究领域六:纳米陶瓷复合材料的制备

工作经历

l 工作经历一:1988-1995,西安交通大学材料科学与工程学院。讲师

l 工作经历二:1999-2004,日本产业技术综合研究所。

l 工作经历一:1995至今,西安交通大学材料科学与工程学院。教授

科研项目

l 科研项目一:国家自然科学基金项目,基于复合碳源的多步反应烧结法制备低残硅的碳化硅陶瓷材料及性能

l 科研项目二:国家重点研发项目,高性能陶瓷粉体的烧结活性评价与标准

l 科研项目三:国家自然科学基金项目,碳化硅纳米点阵诱导高纯度多晶致密碳化硅陶瓷的制备与性能优化

l 科研项目四:横向项目,氧化铝连续纤维的开发

学术成果

l 学术成果一:提出了制备碳化硅陶瓷的新工艺。SiC陶瓷是重要的高温结构材料,具有优异的性能。通常烧结过程中必须加入少量烧结助剂才能使坯体致密化,烧结助剂在烧结体中会形成晶间相,导致产品的热导率下降、热膨胀系数增大和高温抗氧化性能下降,因此制备不含添加剂的纯碳化硅致密陶瓷是一项非常困难的工作。本研究采用改进传统的高温物理气相传输法成功制备出致密的SiC陶瓷,获得一些在理论研究和实际应用中有价值的成果[Acta Materialia 59 (2011) 6257–6263;J Mater Sci, 2011, 46(13): 4618-4621;硅酸盐学报, 2010, 38(8): 1426-1429]。在后续的工作中,研究了不同粒度和晶型的原料对材料组织和性能的影响,揭示了材料的形核长大的规律。同时提出了采用多步反应烧结法法提制备SiC陶瓷材料。具有不同的反应活性为原料的碳源,首先用反应烧结制备微结构可控碳硅复合材料SiC,然后用高温处理引起碳和硅的扩散反应得到低残留硅碳化硅陶瓷。通过XRD和Raman光谱分析确定碳源的石墨化度。随着石墨化度的增加,碳源的碳-碳反应活性降低。采用反应烧结法制备了低残留硅和高密度SiC陶瓷材料。SiC材料的强度约为500MPa,性能优异。此工作对于拓宽材料的应用领域具有一定的实用价值,为陶瓷材料的进一步研究提供了新的思路。

l 学术成果二:利用可膨胀中间相炭微球制备具有超高孔隙率的莫来石晶须网络。多孔莫来石陶瓷具有原料广泛、制造成本低、热膨胀系数小、抗热震性好、高温强度高、抗高温氧化性能好等优秀性能,被认为在高温催化剂载体、高温密封材料、汽车发动机过滤材料、高温隔热材料等领域具有广泛的应用前景。但是,多孔材料的低强度却是限制应用的重要因素。普通等轴颗粒形成的多孔莫来石,由于烧结收缩较大,很难保持高气孔率,且强度较低。利用莫来石纤维形成框架多孔莫来石,虽然可以获得高的气孔率,但是其强度仍然不高。为了实现高强度和高气孔率的结合,利用具有接近理想晶体结构的高强度莫来石晶须作为材料的基体,形成了晶须框架结构多孔莫来石。原理是通过煅烧SiO2、Al2O3和AlF3粉,在相对密闭坩埚内产生气固反应,合成莫来石晶须的同时实现晶须的烧结。为此。首先对硅溶胶与氧化铝和AlF3粉组成的混合悬浮液的凝胶特性进行了研究,在此基础上研究原料含量和形貌,以及煅烧参数等重要因素对晶须框架形貌和强度的影响;其次,利用高气孔率的凝胶框架和可膨胀中间相碳微球造孔剂,制备出了高气孔率和超高气孔率的多孔莫来石材料,对其合成机理、孔隙结构、微观结构进行较为系统的分析和研究;以晶须框架结构多孔莫来石为基体制备出具有互通结构的陶瓷-树脂复合材料,对其力学和热学性能进行表征,探讨其结构和性能的关系,为充分利用莫来石的晶须结构构筑高性能复合材料提供了有效途径和理论基础。

l 学术成果三:多孔氮化硅陶瓷制备及其晶间相替换技术与材料性能研究。多孔氮化硅(Si3N4)陶瓷具有轻质、力学性能优良、耐高温、介电常数低等优点, 被广泛用作气体及液体过滤材料、热交换器、净化分离、化工催化载体、高级保温材料及透波材料等。在常压液相烧结制备多孔氮化硅陶瓷时,添加的烧结助剂形成液相促进陶瓷致密化及相转变过程,烧结完成后液相以含氧晶间玻璃相相形式驻留在晶界位置,导致氮化硅陶瓷高温性能和耐蚀性显著下降。为了改善多孔氮化硅陶瓷的高温和腐蚀环境下的使用性能,本论文首先对多孔氮化硅陶瓷的组织和性能进行优化,研究了原料、成型工艺及烧结条件等各因素的影响,进一步通过净化晶界-含硅物质渗入-补强烧结路线,以Si3N4相原位替换氧化物晶间相的思路,获得由纯Si3N4相组成的多孔Si3N4,研究了工艺因素对材料组织的影响和氮化硅陶瓷的高温性能和耐腐蚀性。

l 学术成果四:氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)不仅具有高强度、高模量、耐高温等优良性能,而且还有很好的高温抗氧化性,耐腐蚀性和电绝缘性,可与树脂、金属或陶瓷进行复合制备高性能复合材料,在航空、航天、军工及高科技领域应用广泛。本研究关注于研究单晶莫来石晶须直接加入到前驱体溶胶合成定向晶须增强连续氧化铝基纤维材料。将单晶莫来石晶须直接加入到前驱体溶胶合成定向晶须增强连续氧化铝基纤维复合材料。莫来石晶须加入到溶胶中,固体含量和粘度范围可纺性增强但Zeta电位降低。铝低聚物含量增加,单体和莫来石晶须Al13的下降。经过1250°C烧结,得到轴向方向取向一致的晶须增强的致密纳米晶粒纤维。相组成和紧凑结构不受莫来石晶须存在的影响,而连续纺丝长度变低。在高的莫来石晶须含量下虽然由于复合纤维的低致密化和裂纹引起复合纤维强度下降,晶须桥接和拉拔过程中的纤维断裂会导致强度增加到642.6MPa。通过大量实验和分析表明,莫来石晶须加入到溶胶中可以增大固体含量和可纺性粘度范围,晶须的轴向方向与纤维基体相一致,添加1%莫来石晶须可以大幅度增加纤维的拉伸强度。本工作为新型氧化铝陶瓷长纤维的制备提供了新的思路。