包裹型SiO2/Al复合粉体的制备及烧结性能研究

为了克服金属陶瓷两相分布不均、界面不润湿和难以烧结致密等难题,采用球磨技术将增强相均匀包裹在基体材料表面,研究包裹型SiO₂/Al复合粉体的球磨制备工艺及其烧结性能,提高金属陶瓷的综合性能。结果表明,随着球磨时间的延长,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,球磨6 h获得的复合粉体比表面积最大,达到8.1 m2·g?1。随着球料比的增大,SiO₂/Al复合粉体的比表面积先增大后减小,说明SiO₂包裹在Al粉表面的量呈现先增多再减少的趋势。随着球磨转速的增大,SiO₂/Al复合粉体比表面积先增大后减小。随着烧结温度的提高,SiO₂/Al金属陶瓷表面硬度先增高后降低,在烧结温度为900 ℃时,SiO₂/Al金属陶瓷的表面硬度达到最高。球磨时间为6 h,球料比为2:1,球磨转速为360 r·min?1,烧结温度900 ℃可以获得性能较佳的SiO₂/Al金属陶瓷。     

机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金

研究了机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金的工艺,结果表明,Ti、Al单质混合粉末经机械球磨可得到具有Ti、Al相间层片结构的复合粉,且球磨时间越长,Ti/Al复合粉的层片结构越薄越均匀。将Ti/Al复合粉压坯在固相下进行扩散反应,Ti/Al之间的扩散反应随机械球磨时间的延长而加快,且球磨所得到的Ti/Al复合粉在固相下能够完全转变成Ti-Al金属间化合物。反应后得到的Ti-Al金属间化合物经过进一步的高温烧结,可以得到近全致密TiAl基合金,且得到了晶粒尺寸和层片厚度都比较小的典型的TiAl基合金组织。     

高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti,Mo, Nb,Ta, Zr)B2高熵陶瓷粉末的研究

以TiO₂、MoO₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅、ZrO₂、B₄C和炭黑为原料,采用高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末,并借助XRD、SEM等手段对反应产物的物相组成和微观形貌进行了表征。实验结果表明：球磨时间、还原温度和保温时间是制备高品质(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末的重要影响因素。当球磨时间为2 h、真空碳热还原温度为1 700℃、保温2 h时,可制备出粒径约为1～2μm、元素分布均匀且具有单一相成分的高品质(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末。     

钒酸铋/二氧化钛-石墨烯宽光谱复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了具有可见光光催化活性的BiVO₄/TiO₂-石墨烯复合光催化剂.利用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光发射光谱对样品进行表征,复合光催化剂的催化活性以模拟太阳光条件下降解水溶液中亚甲基蓝来评价.结果表明:BiVO₄/TiO₂-石墨烯复合光催化剂在530-800 nm的可见光范围具有很强的吸收峰.石墨烯的引入不仅拓宽了光谱响应范围,而且使得BiVO₄和TiO₂粒子均匀地分散在石墨烯薄片上,能快速捕获并迁移电子,有效地提高了光生载流子的分离效率,从而提高其光催化活性.      

催化剂掺杂对MgH2储氢性能的改进研究

催化剂掺杂被认为是一种非常有效改善MgH₂储氢性能的途径。研究结果表明,过渡金属对氢原子具有很强的亲和力,在氢分子的解离或者氢原子的重组过程中,过渡金属的d电子和氢原子/氢分子轨道上的电子发生转移填充,由此产生的相互作用力促进氢分子的解离和氢原子的重组;掺杂过渡金属氧化物同样可以有效地催化MgH₂的吸放氢反应,而且在研磨过程中还可以作为润滑剂和分散剂,防止MgH₂颗粒的团聚,细化MgH₂颗粒尺寸,加速MgH₂的氢解吸动力学,催化MgH₂的吸放氢反应;过渡金属卤化物在吸放氢过程与MgH₂反应生成的过渡金属氢化物能够促进氢分子的解离和氢原子的扩散、在氢化过程中促进形核、减小吸放氢反应的活化能;金属硫化物或金属氢化物与MgH₂在球磨过程中的反应产物具有较高的催化活性,能在一定程度上解决脱氢/氢化动力学缓慢的问题,并且MgS能够提供丰富的成核活性位点。碳基材料的添加,能促进Mg/MgH₂相形核,细化...     

机械球磨作用下Al/Ti混合粉末的组织和热稳定性

为探索一种制备高综合性能Al-Ti基金属间化合物的新方法，研究了机械球磨方法制备的Al-10％Ti(质量分数)混合粉末的组织和热稳定性。结果表明：在球磨作用下，Al、Ti粉末的颗粒尺寸得到有效细化，并且球磨时间越长，Al／Ti粉末储备能量越大，生成Al-Ti金属间化合物所需的反应激活能越低，内能的增加和扩散能力的提高是由于机械球磨导致了大量的晶格缺陷；经90h球磨的粉末在660℃下经6h热处理后生成Al3Ti，还有少量的Al2Ti，Al5Ti2生成。     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.      

晶面协同NaF–TiO2/rGO的制备及其光催化性能

为解决二氧化钛（TiO₂）光生载流子寿命短的问题,以钛酸四丁酯、氟化钠和石墨粉为原料,采用水热法制备了NaF–TiO₂/rGO复合材料,通过透射电镜（TEM）、X射线能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）、紫外漫反射光谱（UV–Vis）对复合材料的微观形貌、物相组成、晶型、荧光强度等特性进行了表征,并以降解罗丹明B（RhB）测试其光催化活性及降解机理。实验结果表明,制备得到的产物主要为{001}、{101}晶面协同的锐钛矿相TiO₂并均匀分布于rGO表面,NaF与rGO的加入可有效降低其电子–空穴对的复合速率以及带隙宽度从而提高光催化活性。在最佳制备条件下,催化反应80 min后对1×10–5 mol·L–1 罗丹明B（RhB）溶液的降解率可达99.8%,降解速率常数（0.0448 min–1）是NaF – TiO₂的1.67倍,且复合材料的催化性能随其投加量的增大先加强后保持稳定,pH适用范围为3～11;自由基猝灭实验结果表明,在光催化降解过程中,起主要作用的活性物质是·OH和h+。      

多壁碳纳米管/TiO2复合材料的合成 及其光催化性能

TiO₂被广泛应用于环境污染治理、新能源转换以及传感器等领域.通过负载导电材料复合(碳纳米管）拓宽纳米TiO₂的光谱响应范围，提高光生电子-空穴对分离效率，是有效提高TiO₂光催化性能的研究手段.以多壁碳纳米管和钛酸异丙酯为原料，采用溶胶-凝胶法合成碳纳米管负载的TiO₂光催化剂.利用X射线单晶粉末衍射（XRD）、比表面积（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、激光拉曼（Raman）、紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）等对催化剂进行表征.通过在365 nm紫外光照射下，光催化降解亚甲基蓝来研究不同含量碳纳米管负载对TiO₂光催化活性的影响.结果表明，负载2%碳纳米管的TiO₂光催化效果有明显提高，对亚甲基蓝的降解率达90.6%.碳纳米管负载后，样品的比表面积增大，可见光吸收能力和光电流强度增强，光生电子寿命增长.同时，碳纳米管与TiO₂构建了紧密的界面接触关系引起Ti-O键的缩短而有利于光生电子和空穴的分离从而产生大量h+、·OH和超氧自由基等活性基团，能有效提高光催化性能.      

IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明:在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂:而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.      

粉末冶金制备的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料的组织与性能研究

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的不含Al、V等有毒元素的口钛合金基体的Ti35Nb2．5Sn5HA生物复合材料。研究了不同机械球磨时间球磨的Ti35Nb2．5Sn5HA粉末以及用这几种粉末烧结制备的样品微观组织和显微硬度变化,球磨时间对烧结复合材料的微观组织和性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,Ti35Nb2．5Sn5HA粉末的颗粒尺寸逐渐减小,Nh和Sn开始与Ti发生固溶,形成Ti的过饱和固溶体,而且α-Ti也开始向β-Ti转化。当球磨时间达到12h,球磨粉末中α-Ti完全转化为β-Ti,粉末颗粒的平均尺寸为500nm左右。12h球磨的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒尺寸,晶粒平均尺寸为200nm,这种复合材料的维氏显微硬度可以达到10187．3MPa。     

铝与K2TiF6混合粉末的高能球磨反应

以Al粉和K2 TiF6 混合粉末为原料 ,利用高能球磨法制备Ti Al基金属间化合物。采用XRD ,SEM ,EPMA和DTA等方法对球磨 1,2 5 ,5 ,8h的粉末进行分析 ,在球磨时间超过 2 .5h的粉末中有TiAl3,TiAl出现 ,并伴有副产物KAlF4 和K3AlF6 生成。随着反应的进行 ,产物中TiAl相含量逐渐增加 ,产物粒度可达纳米级。     

高能球磨制备高铝锌铝合金粉末的研究

首先采用一步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)和Zn-30Al-3Si-3Cu(质量分数/%)的高铝锌铝合金粉末,其次采用二步球磨法制备了成分为Zn-30Al-6Si-0.5Cu(质量分数/%)的合金粉末,并利用XRD、SEM粒度分析仪对粉末的物相组成、颗粒形貌及粒度进行了表征和分析。结果表明:含硅量为6%的合金粉末的颗粒尺寸比含硅量为3%的合金粉末更为细小,尺寸分布更为集中,球磨12h之后的粉末其金相组织主要由富Al的α相、富Zn的η相以及Si相组成。经过二步球磨后的Zn-30Al-6Si-0.5Cu粉末中Al9Si相基本消失,Si相含量增加;二步球磨法制备的粉末颗粒尺寸更为细小。通过扫描电镜观察发现粉末形貌不规则,且分布不够均匀,粉末中基本未观察到类似焊片的颗粒。     

球磨工艺对Al2O3/Mo复合材料组织的影响

针对原位自生Al2O3增强钼基复合材料晶粒较大的问题,采用溶胶-凝胶与高能球磨相结合的方法细化复合材料晶粒,并利用SEM、XRD对不同球磨工艺所制备Al2O3/Mo复合粉末及复合材料的组织进行了观察和分析。结果表明:随着球磨时间的延长,Al2O3/Mo复合粉末颗粒由球状变为层片状再成为细小的球状,颗粒大小由约1.5μm细化为约500nm,其中的钼晶粒不断细化;高球料比所得粉末的分散性和破碎细化程度较好;转速提高使得粉末颗粒的尺寸均匀程度降低,且伴有结块现象,不利于粉末的细化。在球料比5∶1、转速300r/min、球磨时间60h条件下获得的复合粉末,经压坯烧结可制备出Al2O3颗粒为纳米级的钼基复合材料。     

球磨工艺对Ti/HA复合材料原始粉料细化过程的影响

采用不同球磨介质对Ti+30％HA(质量分数)原始粉料进行高能球磨,研究了球磨工艺对 Ti／HA复合材料原始粉料细化过程的影响。研究结果表明:采用干磨工艺时,随着球磨时间的延 长,HA粉得到明显的细化,而Ti粉细化不明显,HA粉堆积覆盖在Ti粉大颗粒上;采用湿磨工艺 时,HA粉和Ti粉都明显细化,表明湿磨工艺可以提高球磨的细化效果,提高HA粉在Ti粉中的 均匀弥散分布程度。     

球磨时间对RGO-Ni/Cu粉体形貌及复合材料性能的影响

为了有效改善球磨过程中石墨烯结构被破坏的问题,采用静电自组装、球磨与粉末冶金相结合的工艺制备还原氧化石墨烯-镍/铜（RGO-Ni/Cu）复合材料,并分析了球磨时间对RGO-Ni/Cu粉体形貌及RGO-Ni/Cu复合材料的显微组织、电导率、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,随球磨时间增加,RGO-Ni/Cu复合粉体的形貌由团聚状转变为片层状再转变为碎片状,同时仍保留了自组装RGO-Ni粉体的二维褶皱状形貌。随着球磨时间的延长,RGO-Ni相在RGO-Ni/Cu复合材料中的分布形式由团块状分布逐渐转变为条状分布。球磨时间为4 h时RGO-Ni/Cu复合材料的综合性能最好,摩擦因数(COF)为0.456,RGO-Ni/Cu复合材料的磨损机制与石墨烯润滑膜的形成程度有关,且石墨烯润滑膜的形成受RGO-Ni/Cu复合材料相对密度的影响。     

机械合金化Ti/Al合金的制备

采用多维摆动式球磨机机械合金化Ti/Al二元粉末,研究了机械合金化过程中粉末结构的变化。Ti/Al混合粉末经高能球磨后,颗粒尺寸下降,Ti、Al晶粒各自逐渐细化至纳米级尺寸,且部分形成非晶,球磨15h后发现了TiAl和Ti3Al金属间化合物。将机械合金化后的粉末进行放电等离子烧结,烧结试样的组成相主要为TiAl和Ti3Al。     

球磨方式对TiC/316L复合粉末压缩性及烧结行为的影响

应用双对数压制方程和相关烧结模型,分析和探讨不同球磨方式对TiC/316L复合粉末的压制特性及烧结行为的影响,并采用扫描电镜观察复合粉末的形貌。结果表明,采用湿磨方式获得的复合粉末,其破碎程度不够,很多316L不锈钢颗粒特别是颗粒较小的不锈钢颗粒变形不大,仍然呈球形,不利于其后续的压制和烧结;采用直接干磨获得的复合粉末,其表面新鲜断裂面多,粉末表面活性大,有利于粉末的烧结致密化,但其加工硬化明显,压制成形性能较差;与其他球磨方式相比,采用先干磨再湿磨的球磨方式获得的复合粉末不仅具有较好的成形性能,而且粉末烧结激活能低,以该粉末为原料可以获得较高相对密度的烧结体。     

Effects of Mineral Tourmaline Particles on Photocatalytic Activities of RE/TiO2 Composite Thin Films

The composite TiO2 films containing the mineral tourmaline particles and rare earth elements (T/RE/TiO2 )were prepared by a sol-gel method using Ti( OC4H9 )4 as raw material. The microstructure and forming mechanism of T/RE/TiO2 films were studied by scanning electron microscope (SEM). Effects of tourmaline on the photocatalytic activities of RE/TiO2 were determined by photocatalytic degradation of formaldehyde. The results show that the photocatalytic degradation ratio of formaldehyde increases by 44.2% with the composite films of Ce/TiO2 containing 0.04%tourmaline, more than that with the thin films of Ce/TiO2 under UV irradiation.