高分散微细La2O3水悬浮液的球磨工艺及分散机理

采用正交实验和单因素实验相结合的方法,研究了球磨工艺参数(包括粉体质量分数、球磨机转速、球磨时间、球料比和球配比)对微细La2O3水悬浮液分散性的影响及其作用机理,获得了优化后的球磨工艺参数,据此制备出的悬浮液的粉体分散率高达97.88%。粒度测试结果表明采用优化的工艺参数球磨后得到的La2O3颗粒更加细小,分布更加均匀,计算出单个粒径为6μm的La2O3颗粒经过球磨后可以得到球径为1.5μm的颗粒数与球径为0.25μm的颗粒数之比约为1∶195。根据Stokes定律和爱因斯坦方程获得了微细La2O3颗粒沉降位移及扩散位移与其粒度间的函数曲线,从而揭示出采用优化球磨工艺参数球磨后微细La2O3水悬浮液的高分散机理。     

纳米TiO2粉体分散工艺优化

为了充分利用纳米TiO2粉体的光催化特性,采用物理分散与化学分散相结合的方法,以蒸馏水为介质,对纳米TiO2粉体进行均匀分散;用体积沉降率评价法优选最佳分散剂,并通过正交实验得出纳米TiO2粉体的最佳分散工艺条件;采用透射电镜和激光衍射粒度仪对分散效果进行表征。结果表明,纳米TiO2粉体的最佳分散工艺条件如下:纳米TiO2粉体的质量分数为1%,以质量分数分别为0.5%、1%的聚丙烯酸铵、聚乙二醇为复合分散剂,分散液pH为7.0,高速剪切乳化机作用时间为30 min,转速为5 000 r/min,超声波作用时间为10 min;分散液中纳米TiO2粉体的粒径主要集中在30~50 nm,粒径分布均匀,分散效果稳定。     

堇青石水基流延浆料分散剂的选择及其作用机理

以溶胶-凝胶法制备的纳米级堇青石粉体作为原料,分别考察了聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、多聚磷酸钠和柠檬酸钠作为分散剂时堇青石浆料的分散效果。通过对各体系电导率、粘度、沉降高度的分析,结果表明聚丙烯酸钠分散效果最好。分散剂聚丙烯酸钠通过静电力作用和空间位阻作用对堇青石粉体颗粒进行分散,且其吸附构型随着浆料pH值的增加而改变。聚丙烯酸钠的含量为1.5%(质量分数)时,达到最好分散效果。     

BA-MMA-GMTS共聚物的合成及对纳米Si_3N_4的表面处理

为了使纳米氮化硅粉体能够均匀地分散在聚合物中并与聚合物具有良好的相容性,必须对其进行表面改性。本文中用BA-MMA-GMTS三元共聚物作为纳米Si3N4粉体表面改性剂,对纳米Si3N4粉体进行湿法包覆反应改性。结果表明:BA-MMA-GMTS三元共聚物包覆在纳米Si3N4粉体的表面,并与其发生了化学作用,有效地阻止了纳米Si3N4粉体的团聚,当BA-MMA-GMTS三元共聚物相对纳米Si3N4粉体质量比为10%时包覆效果最好。改性后的Si3N4粉体粒径明显减小,在有机溶剂中的分散性良好,由于相似相容原理,可以推测改性后的纳米Si3N4粉体必能与聚合物具有良好的相容性并且能更加均匀地分散在其中。     

球磨法制备天然辣椒素粉体工艺研究

以天然辣椒素和硅胶为原料和辅料,采用球磨法制备天然辣椒素粉体,采用正交实验法,对球料质量比、天然辣椒素与硅胶的质量比、球磨时间、球磨机转速等参数进行4因素3水平的正交实验设计,研究这些工艺参数对球磨法制备天然辣椒素粉体的影响。结果表明,制备天然辣椒素粉体的最佳工艺为球料质量比为5∶1,天然辣椒素与硅胶的质量比为4∶6,球磨时间为20 min,转速为300 r/min,在此条件下,制备的天然辣椒素粉体中粒径小于10μm的颗粒的体积分数为94.98%。     

Y2O3对反应烧结制备Si3N4多孔陶瓷的影响

采用Si粉混合Si3N4粉反应烧结工艺方法制备Si3N4多孔陶瓷,研究了烧结助剂Y2O3对Si3N4多孔陶瓷的相组成、微观结构、显气孔率和强度的影响,结果表明:在高纯N2气氛,1350℃保温12h条件下,添加5% Y2O3(质量分数)的Si与Si3N4混合粉中粉体颗粒界面位置形成微晶中间相,使硅粉完全氮化并全部生成Si3N4,新生成的的Si3N4有效桥联原料中颗粒,使得多孔陶瓷在显气孔率略降的同时抗折强度由无烧结助剂时的28.1MPa提高到45.2 MPa.     

纳米TiN粉体在无水乙醇中的分散研究

应用超声、球磨等分散方法,分别以非离子型表面活性剂吐温-80、聚乙二醇1000、聚乙二醇1500及硅烷偶联剂A-1230为分散剂对纳米TiN粉末在无水乙醇中的分散性能进行了研究。分析了分散剂类型、分散剂用量、体系pH值、超声时间、球磨时间、球磨转速等因素对粉体分散效果的影响。采用分散相的沉降高度和沉降速率表征分散稳定性,试验结果表明硅烷偶联剂A-1230是纳米TiN粉体在无水乙醇中较为理想的分散剂,pH值和分散剂的用量存在一个最佳值,超声分散与球磨分散相结合是合适的分散工艺。当pH值为4、A-1230添加量为粉体质量的23%时,经10min超声处理、4h球磨后所得纳米浆料的分散效果最好,稳定时间可达6个月。对分散后的纳米TiN颗粒进行了TEM、SEM观察,纳米TiN均匀分散在无水乙醇中,颗粒平均粒径在20nm以下,纳米TiN在无水乙醇中的分散遵循空间位阻稳定机制和静电稳定机制。     

低质量分数石墨烯掺杂铝复合材料的制备研究

采用乙醇超声分散和机械球磨法制备了石墨烯掺杂铝复合粉体,然后通过氩气气体保护热压烧结制备了石墨烯质量分数为0.5%的石墨烯掺杂铝复合材料。采用光学显微镜、扫描电镜、EDS、Raman激光光谱等分析了复合粉体及复合材料微观形貌,研究了不同石墨烯掺杂铝混合粉体的球磨时间对复合材料微观结构的影响。结果表明,较佳的球磨时间为3h。制备的低质量分数石墨烯掺杂铝复合材料组织致密,石墨烯均匀分散在铝基体中,石墨烯保持较好的微结构特征,该复合材料具有广泛的应用前景。     

高能球磨法对水相介质中微米α-Al2O3分散性能的影响

采用高能球磨与化学分散剂分散相结合的方法,研究了球磨工艺参数及分散剂种类对微米α-Al2O3粉体分散性能的影响,探讨了配制稳定的微米α-Al2O3抛光液的最佳工艺条件。研究结果表明,球磨对微米α-Al2O3的分散有较好的促进作用,若加入分散剂共同进行球磨,在一定的工艺参数下,可以获得良好的分散效果。在球料比为10∶1,pH值为10.5,球磨机转速300r/min的条件下,得到均匀稳定的微米α-Al2O3分散液的最佳分散工艺为:球磨时间60min,SHP作为分散剂且质量分数为1%。     

碳包铜纳米颗粒在乙二醇水溶液中的分散性研究

以阿拉伯树胶为分散剂,以乙二醇水溶液为分散介质,采用球磨分散法制备了用于直接吸收太阳辐射能的碳包铜纳米悬浮液.通过分光光度法和沉降法研究了分散剂含量、球磨时间及球磨转速等因素对碳包铜纳米悬浮液稳定性的影响,并对其分散机理进行了初步探讨.结果表明:阿拉伯树胶能有效地分散碳包铜纳米颗粒,得到均匀、稳定的碳包铜纳米悬浮液.当阿拉伯树胶的质量分数为0.1%、球磨时间为2h、球磨转速为250r/min时,分散效果最佳.阿拉伯树胶对碳包铜纳米颗粒的稳定分散作用主要是通过空间位阻机制来实现的.     

微米α-Al_2O_3粉体的细化及其悬浮液的分散稳定性

在微米α-Al2O3粉体悬浮液中分别加入无机电解质类分散剂六偏磷酸钠、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂异丙醇胺,并对悬浮液进行球磨分散,研究分散剂加球磨复合分散下的最优分散剂及最佳球磨参数;引入超声分散,对比分析在加入分散剂的情况下,先球磨再超声和只进行球磨时的分散效果。结果表明,采用十六烷基三甲基氯化铵为分散剂,先球磨2 h再超声分散15 min的分散效果最好,沉降24 h后的悬浮率为62%左右,平均粒径为243 nm。     

球磨工艺参数对醇水系纳米CeO2悬浮液稳定性的影响

使用行星式球磨机分散醇水系纳米CeO2悬浮液,引入沉淀率及其变化量评价其分散稳定性,讨论了球磨时间、球料比、球磨机转速和纳米CeO2质量分数对分散稳定性的影响.通过破碎力打开团聚体的形式来分析球磨时间的影响,从颗粒受作用次数方面来讨论球料比的影响,球磨机转速是划分研磨力和冲击力的主次地位的重要参数;理论Ce2O质量分数...     

BN含量对多孔BN/Si3N4陶瓷结构和性能的影响

以氮化硅(Si₃N₄)为基体, 氮化硼(BN)为添加剂, 叔丁醇为溶剂, 采用凝胶注模成型与无压烧结工艺(温度为1750 ℃、保温时间为1.5 h、流动N₂气氛), 成功制备出具有一定强度和低介电常数的多孔BN/Si₃N₄陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为15%体积分数的基础上, 研究了BN含量对多孔Si₃N₄陶瓷材料的气孔率、物相组成及显微结构的影响, 分析了抗弯强度、介电常数与结构之间的关系。结果表明, 通过改变BN含量可制备出气孔率为55.1%~66.2%的多孔Si₃N₄陶瓷; 多孔BN/Si₃N₄复合陶瓷的介电常数随着BN含量的增加而减小, 为3.39~2.25; 抗弯强度随BN含量提高而有所下降, BN质量分数为2.5%时, 抗弯强度最高, 为(74.8±4.25) MPa。     

球磨法制备锂离子液流电池石墨负极浆料的性能研究

采用球磨法制备锂离子液流电池所用的石墨负极浆料,并对石墨负极浆料的颗粒形貌、电导率、比容量性能及循环性能进行研究。结果表明:导电添加剂的加入有助于提高电极浆料的悬浮稳定性;球磨过程可以降低石墨和导电添加剂混合粉体的电阻率,球料比达到5∶1时即可实现较好的球磨效果,但球料比不宜过高,否则会造成石墨材料层状结构的破坏,影响电极浆料性能的稳定性。提高石墨和导电添加剂的含量可以在电极浆料中形成稳定的导电网络结构,使可逆比容量提高;在保证电极浆料可流动的情况下,可逆比容量可大于40mAh/g。石墨负极浆料的容量损失主要发生在首次充放电过程中,随着循环次数的增加,容量损耗的速率降低,第5次循环以后容量趋于稳定。     

Early and late mechanical alloying stages of the Pd-Si system

Four Pd-Si compositions (Pd/Si=2.5/1; 3/1; 4/1 and 5/1) were mechanically alloyed by a ball-milling technique. X-ray diffraction and fluorescence analysis were used to monitor the mechanical alloying (MA) process which was carried out in planetary and vibratory ball mills. The first step of the milling process consists in a very fine fragmentation of the silicon particles into the palladium matrix. After this early stage of milling, formation of the intermetallic line compound Pd₃Si can occur for the 2.5/1, 3/1 and 4/1 composition depending on the milling conditions and/or milling apparatus adopted: i.e. on the conditions of energy transfer experimentally realized. Subsequent milling indicates that amorphization probably occurs starting from the previously formed Pd₃Si compound. Long milling times, up to 56 h, promote a demixing process towards the parent elements for the 2.5/1 and 4/1 compositions. Thermal treatments of the long-term milled samples confirm the final products obtained from the near room-temperature solid state reaction induced by MA. For the Pd₅Si composition the conditions for Pd₃Si formation and subsequent amorphization were never reached.     

Mill setting and microstructural evolution during mechanical alloying of Mg2Si

The mechanical alloying behaviour of magnesium and silicon to form the intermetallic compound Mg₂Si and the optimum setting of a planetary ball mill for this task, were examined. For the ductile–brittle magnesium–silicon system it was found that the efficiency of the mill is mostly influenced by the ratio of the angular velocity of the planetary wheel to that of the system wheel and the amount of load. The examination of the kinetics inside the planetary ball mill for different mill settings showed that a ratio of angular velocities of at least 3 is necessary to compensate the reduction of efficiency due to slip. The optimum powder load for the 500 ml vial was found to be 10–20 g. The milling process starts with elemental magnesium and silicon bulk particles. During the milling, the silicon pieces are rapidly diminished and together with the constantly forming Mg₂Si they act as an emery powder for the magnesium bulk pieces. Simultaneous to the diminution of the magnesium, alloying occurs.     

Synthesis and characterization of nanostructured silicon carbide

Equiatomic nanostructured silicon carbide was successfully prepared by milling elemental Si and C powders, using a planetary ball mill. The synthesis of this carbide proceeded at milling conditions corresponding to 5.19 W/g shock power. The reaction was gradual and completed after 15 h. After 20 h of alloying duration and towards the end of the process, the SiC diffraction crystallite size (DCS) reached a critical value of 4 nm. At this same alloying duration, SEM characterization revealed that the powders exhibit homogeneous distribution of the particles with 0.3 µm in size.     

Dual-nanoparticulate-reinforced aluminum matrix composite materials

Aluminum (Al) matrix composite materials reinforced with carbon nanotubes (CNT) and silicon carbide nanoparticles (nano-SiC) were fabricated by mechanical ball milling, followed by hot-pressing. Nano-SiC was used as an active mixing agent for dispersing the CNTs in the Al powder. The hardness of the produced composites was dramatically increased, up to eight times higher than bulk pure Al, by increasing the amount of nano-SiC particles. A small quantity of aluminum carbide (Al(4)C(3)) was observed by TEM analysis and quantified using x-ray diffraction. The composite with the highest hardness values contained some nanosized Al(4)C(3). Along with the CNT and the nano-SiC, Al(4)C(3) also seemed to play a role in the enhanced hardness of the composites. The high energy milling process seems to lead to a homogeneous dispersion of the high aspect ratio CNTs, and of the nearly spherical nano-SiC particles in the Al matrix. This powder metallurgical approach could also be applied to other nanoreinforced composites, such as ceramics or complex matrix materials.     

以AC发泡剂为添加剂燃烧合成α-Si3N4粉体

以硅粉和Si3N4粉体为反应剂,偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)为添加剂,利用燃烧合成技术在较低氮气压力下制备了高α相含量的Si3N4粉体.采用X射线衍射和扫描电镜分别对产物的物相组成及显微结构进行了表征,研究了AC发泡剂对α相Si3N4粉体的形成和产物颗粒形貌的影响.结果表明,AC发泡剂能促进硅粉快速氮化,产物中α-Si3N4的含量随着AC发泡剂添加量的增加而增加.当AC发泡剂的添加量为24wt%时,产物中α-Si3N4的含量高达85.2wt%.对AC发泡剂作用下的燃烧合成Si3N4的反应机理做了初步探讨,研究表明:AC发泡剂的分解产物N2、CO、NH3不仅增加了坯体的透气性,而且改变了燃烧反应的传热和传质路线,从而促进了硅粉快速氮化和α-Si3N4粉体的生成.     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料R曲线行为

在微米Si3N4基体中加入亚微米Si3N4及纳米TiC颗粒,热压烧结制备出力学性能良好的Si3N4/TiC纳米复合陶瓷材料。采用压痕-弯曲强度法测定了复合材料的裂纹扩展阻力曲线(R曲线)。结果表明:材料呈现出上升的阻力曲线特性,显示出增强的抗裂纹扩展能力。其中,加入质量分数为10%亚微米Si3N4颗粒和15%纳米TiC颗粒的复合材料显示出较为优越的抗裂纹扩展能力,其阻力曲线上升最陡,上升幅度最大。分析表明:弥散的TiC粒子同基体之间弹性模量和热膨胀失配以及Si3N4类晶须拔出与桥联补强协同增韧,有助于纳米复合材料抑制主裂纹失稳扩展,导致复合材料的阻力曲线行为。