放电等离子烧结制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料

采用TiB_2和Ti_3AlC_2微粉为原料,利用放电等离子烧结技术制备TiB_2/Ti_3AlC_2陶瓷复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量对TiB_2陶瓷的致密度、物相微观结构以及力学性能的影响。结果发现在压力30MPa、1400℃条件下,添加钛铝碳含量为20~30wt%时制得的陶瓷复合材料含有较多的孔洞,且主要分布在TiB_2颗粒间,样品密度偏低,硬度低于570HV。当添加的Ti_3AlC_2量为40wt%时,样品的微观结构中孔洞数量降低且孔径变小,硬度高达1040HV。提高60TiB_2烧结温度至1600℃,物相TiB_2沿晶面(001)发生较明显的取向,样品60TiB_2的微观结构中孔洞消失或存在量极少,致密度高达4.393g/cm~3,硬度高达2400HV。     

原位合成纳米金刚石增强铁镍基复合材料的制备与性能

在FeNi30合金粉末的基体上添加碳纳米管(0.25~1.0wt.%),利用放电等离子烧结工艺在温度1050℃、压力80 MPa的条件下,原位合成了纳米金刚石增强铁镍基复合材料。文章通过XRD、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织结构,并测试了复合材料的显微硬度、力学性能和热膨胀系数。结果表明铁镍基复合材料中有20nm附近的纳米金刚石生成,也存在着没有转化完全的残余碳纳米管;随着碳纳米管含量的增加,复合材料的显微硬度和屈服强度呈现逐渐增加的趋势,但是由于碳纳米管的团聚,在碳纳米管含量达到1.0wt.%时,显微硬度有所下降。复合材料在温度为25℃~150℃的热膨胀系数也随着碳纳米管含量的增加而降低。碳纳米管含量为0.75wt.%是FeNi30基复合材料最佳的加入比例,此时复合材料的硬度提高了4%,压缩屈服强度提高了23.4%,热膨胀系数降低了64.8%。     

无机溶胶陶瓷结合剂的制备与研究

以硅溶胶、铝溶胶及化学纯H_3BO_3、NaNO_3、LiNO_3为原料,以溶胶凝胶法制备Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2-R_2O体系无机溶胶陶瓷结合剂,并以金刚石为磨料,采用喷雾干燥法制备金刚石-陶瓷复合粉体,后经干燥、压制、烧结制得金刚石-陶瓷复合烧结体。利用X射线衍射仪、TG-DSC、扫描电镜、抗折试验机等表征手段对无机溶胶陶瓷结合剂的物相组成、显微形貌、复合烧结体断面形貌及抗弯强度等进行分析。结果表明,820℃/1h下进行烧结,以此配方制备的无机溶胶陶瓷结合剂结构均匀,且可熔融为液相并对金刚石进行较好地包覆。随着陶瓷结合剂含量的增加,金刚石-陶瓷复合烧结体的抗弯强度随之提高,而气孔率随之降低,且当结合剂含量为30wt%时,抗弯强度和气孔率分别为95.42MPa和34.36%。     

金刚石与硅烧结制备金刚石/碳化硅复合材料

采用硅粉和金刚石微粉为原料,在氩气保护的管式气氛炉中烧结制备得到金刚石/碳化硅(Diamond/SiC)陶瓷复合材料。结果表明:硅粉与金刚石的混合料,在1410℃进行气氛烧结后,物相图谱中并未有SiC的特征峰出现;烧结温度为1450℃时,在金刚石表面会有SiC物相生成,且随温度提高,金刚石/碳化硅(Diamond/SiC)陶瓷复合材料产物中碳化硅的含量也会相应增加。在硅粉与金刚石微粉的混合料中,添加适量的铝粉(7wt%),然后在1300℃、1350℃和1410℃氩气保护气氛条件下进行烧结,均有SiC物相生成;与未添加铝粉的混合料烧结产物相比,铝粉的添加促进碳化硅在低于硅熔点(1410℃)的气氛烧结下生成,且添加铝粉的混合料烧结产物中碳化硅含量普遍提高,在烧结温度为1410℃时,SiC含量最高达55.7wt%,生成的碳化硅完整地包覆在金刚石表面。     

溶胶凝胶涂覆制备金刚石/陶瓷复合材料及其物理性能特点

制备陶瓷前体溶胶,溶胶混合金刚石微粉中形成凝胶,通过烧结得到金刚石/陶瓷块状复合材料。利用SEM、DSC、FTIR和XRD对样品进行表征,表明溶胶凝胶法可以使复合材料中碱金属的添加量得到控制。利用共振电路测量了片状复合材料在高频范围内的电阻和介电性能,发现当锂离子的摩尔含量在0.04时,10MHz下金刚石块状复合材料的介电损耗小于0.002。     

反应烧结制备碳化硅-氮化铝复合材料

采用硅作为熔渗剂,利用真空反应烧结的工艺,在1600℃烧结制得了结构致密、密度低的碳化硅-氮化铝(SiC/AlN)复合材料,分析测试了所制得的复合材料的物相、微观结构和力学性能.结果表明,氮化铝的添加量由2wt％增加到10wt％时,复合材料的力学性能出现先增加后减小的趋势,当AlN含量为6wt％时,得到复合材料的力学性能最高,其抗弯强度为256 MPa,显微硬度为2660 HV.加入AlN后,复合材料的孔隙率略微有点上升,烧结体的密度在2.95 ～3.01 g/cm3之间.复合材料的主要组成相为SiC、AlN和Si.     

前驱体法制备碳化硅/硅氧碳陶瓷复合材料

采用含氢聚硅氧烷、环四甲基硅氧烷和超细硅粉为主要原料,在氩气保护下热解制得了碳化硅/硅氧(SiC/SiOC)碳陶瓷复合材料。结果表明:在1000~1200℃热解,制得了致密的硅氧碳陶瓷材料,硅粉颗粒均匀分布在基体中。当热解温度为1400℃时,硅氧碳陶瓷发生相分解,生成少量无定形碳化硅,添加硅粉后无定型碳化硅转变为有序晶体结构,且有少量孔洞随机分布在碳化硅/硅氧碳陶瓷复合材料中。提高热解温度至1500℃,生成的碳化硅量增加,但仍为无定型结构;添加硅粉后促进硅氧碳陶瓷中生成大量有序结构的碳化硅,产物中碳化硅衍射峰最强;生成的碳化硅/硅氧碳陶瓷复合材料的微观形貌表现为多孔结构,且基体内均匀分布着大量的孔洞,孔径约3μm。     

低成本硅纳米管/碳复合材料的制备及储锂性能

以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料,即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能,又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料,沥青为碳源,采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在,碳层均匀地包覆在硅纳米管上,使得硅碳复合材料的直径增大,碳层厚度约为7 nm,碳以无定形结构存在,碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明,与硅纳米管相比,当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好,首次充放电容量分别为1 387.8 mA·h/g和1 615.7 mA·h/g,首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率,循环性能得到大幅度提升,与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比,包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA·h/g。容量保持率为76.8%。     

碳含量对反应熔渗法制备SiC晶须增强碳化硅陶瓷性能的影响研究

以SiC晶须作为增强体,通过酚醛树脂高温碳化裂解获得碳包覆的SiC晶须,与纳米碳化硅粉体、炭黑混合均匀形成复合陶瓷乙醇浆料.经过干燥、造粒、成型和排胶后获得SiCw-C-SiC素坯,利用反应熔渗法制备高体积分数的SiC晶须增强SiC陶瓷基复合材料.研究了碳黑含量对复合材料力学性能与显微结构的影响.通过扫描电镜照片显示,碳包覆的SiC晶须经高温反应熔渗后仍保持表面的竹节状形貌,且晶须与碳化硅基体间形成适中的界面结合强度,材料断口处有明显的晶须拔出;当炭黑含量为15wt％时,抗弯强度和断裂韧性达到最高值分别为315 MPa和4.85 MPa·m1/2,比未加晶须的SiC陶瓷抗弯强度提高了25％,断裂韧性提高了15％;当炭黑含量为20wt％时,复合材料中残留部分未反应的炭黑,制约其力学性能的提高.     

低温制备SiC多孔陶瓷及性能

采用SiC微粉为骨料,聚碳硅烷为粘结剂,混合后溶于THF中干燥过筛,经模压成型后于1000℃保护气氛下低温烧结制备SiC多孔陶瓷。运用XRD、SEM及孔隙率测定手段对陶瓷样品的物相结构、微观形貌及孔隙率进行研究,考察了不同聚碳硅烷含量对SiC多孔陶瓷抗弯强度、线收缩率及气孔率的影响。结果表明,随着聚碳硅烷含量的增加,SiC多孔陶瓷的线收缩率和失重比均增加,抗弯强度和显气孔率均先增加后下降,抗弯强度在聚碳硅烷含量为13%时达到最大值为58.45MPa,开口气孔率在PCS含量为5%时达到最大值为37.2%。     

锂离子电池正极材料LiCoPO_4的改性研究

锂离子电池正极材料LiCoPO_4具有电压高、容量大等优点,但因其导电率低没有得到广泛的应用。本文采用碳包覆的方法对LiCoPO_4进行改性研究,采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对碳包覆改性后的LiCoPO_4/C的结构和形貌进行表征。结果表明:不同碳掺量(0%、3%、6%、9%(wt))条件下制备的复合材料LiCoPO_4/C的特征峰与不掺碳改性的纯相LiCoPO_4的特征峰基本一致,即适量的碳掺量不会改变LiCoPO_4原有的晶型结构;当碳包覆量为9%时,制备的样品表面成功的包覆上一层活性碳,可以改善LiCoPO_4的导电率。     

碳包覆铁吸波涂层制备及其电磁性能研究

制备了碳包覆铁(C@Fe)/环氧树脂吸波复合材料,利用场发射扫描电子显微镜和网络分析仪,分别研究了不同C@Fe质量分数的环氧树脂复合材料微观结构及吸波性能。结果表明,当C@Fe质量分数较高时,颗粒在复合材料中呈均匀分散状态。当C@Fe质量分数从30%增加到40%时,厚度为2 mm的复合材料反射损耗峰由-3.7 d B增加到-38.2 d B;当C@Fe质量分数为40%时,复合材料反射损耗在-10 d B以下带宽约为5.6 GHz。     

纳米铝/氧化铜复合材料的制备及热性能

以聚乙二醇(PEG)为模板制备了纳米氧化铜。以一种高分子材料为包覆材料自组装制备了纳米铝/氧化铜(Al/CuO)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对材料的结构形貌进行了表征。利用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对比研究了自组装法(含包覆材料)与超声共混法(不含包覆材料)制得样品的热性能。研究了不同Al与CuO摩尔比下Al/CuO复合材料的放热量。结果表明,纳米铝与CuO发生铝热反应的放热峰约为576.4℃,放热量达1 093J/g。含有包覆材料的复合材料比不含包覆材料的复合材料具有更大的放热量。在纳米铝与CuO摩尔比为1.0∶1.2时铝热反应放热量最大,可达1 093J/g。     

烧成工艺制度对含钛高炉渣制备发泡陶瓷性能的影响

以页岩、含钛高炉渣为主要原料,碳化硅为发泡剂,在不同的烧成工艺制度下制备发泡陶瓷.实验采用XRD及SEM等测试方法,对试样进行结构表征和性能测试.结果表明,页岩含量为62wt％,含钛高炉渣为15wt％,同时添加二氧化硅粉、球粘土为辅料,在烧成温度1070℃,保温时间60 min,高温区(900℃ ～烧成温度)的升温速率3℃/min的条件下制得的发泡陶瓷体积密度为0.316 g/cm3,导热系数为0.15 W/(m·K),发泡陶瓷的主晶相为斜长石相、石英相和辉石相.     

凝胶-注模成型技术制备碳纤维/HA复合材料的研究

本文研究了pH值、分散剂、有机单体和碳纤维含量对碳纤维/HA陶瓷浆料粘度的影响,观察了复相陶瓷浆料的凝胶固化过程,研究了烧结温度和碳纤维含量对复合材料烧结密度、抗弯强度和断裂韧性的影响.研究结果表明:当pH =9、有机单体含量为10wt％、分散剂含量为5wt％、固相含量为50wt％的碳纤维/HA陶瓷浆料具有良好的分散性.随引发剂、催化剂含量的增加,复相陶瓷浆料的凝胶固化时间缩短.复合材料的烧结密度、抗弯强度和断裂韧性均随烧结温度的升高而升高.复合材料的抗弯强度和断裂韧性均随着碳纤维含量的增加呈现先增加而后降低趋势.当碳纤维含量为2wt％和2.5wt％时,凝胶注模成型所制备的复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为80.6 MPa和1.87 MPa·m1/2,较干压成型样品提高了24.9％和19.8％.     

钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融–热处理工艺制备了Si O2–B2O3–Ba O–Na2O–Ca O–Zr O2–Ti O2体系钙钛锆石基钡硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了Ca O、Ti O2、Zr O2(记为CTZ,摩尔比为2:2:1)含量对玻璃陶瓷相结构、显微结构的影响,采用产品一致性测试法(PCT)测试了玻璃陶瓷样品的抗浸出性能。结果表明:样品的玻璃转变温度为615~650℃且随着CTZ含量增加而升高。CTZ含量为35%的样品和CTZ含量为45%的样品分别在900和850℃附近出现了明显的放热峰。当CTZ含量≥30%时,钙钛锆石晶相开始析出;CTZ含量为45%时,样品中出现大量均匀分布的柱状钙钛锆石晶相;CTZ含量达55%时,样品致密性较差,除钙钛锆石晶相外还有榍石和二氧化硅晶相析出。PCT测试表明:CTZ含量为45%的样品具有较好的抗浸出性能,B和Na在42 d后的归一化质量损失约为0.1 g/m2,Si和Ca约为0.01 g/m2,与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级。     

微波烧结制备Ti3SiC2-金刚石复合材料的显微形貌及界面反应机理

采用Ti3SiC2粉体和金刚石粉体为原料,通过微波烧结制备Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,研究金刚石的含量和粒度对该复合材料的物相组成与显微形貌的影响.结果表明,通过高温微波烧结Ti3SiC2结合剂金刚石复合材料,金刚石表面会形成不同的涂层,从而与基体结合剂结合良好.金刚石的粒度和含量对复合材料中基体组成和金刚石的表面涂层状态有显著影响.烧结过程中,金刚石会不同程度的影响Ti3SiC2的分解.Ti3SiC2分解后生成Si与TiC.当金刚石含量相同(10％)、粒度较粗(30/40)时,金刚石表面会形成钛硅相与SiC涂层组织;基体的主相为Ti3SiC2、钛硅相与SiC.当金刚石粒度较细(W20)时,金刚石表面的C元素充分地与Si反应生成SiC涂层,基体主相变成TiC和Ti3SiC2.当金刚石粒度适中(120/140目与170/200目)时,基体的主相为Ti3SiC2.选取金刚石粒度为170/200目、金刚石含量较低时(5％与10％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的SiC.金刚石含量较高时(20％与30％),基体的组成为Ti3SiC2与少量的TiC和SiC.各试样中金刚石表面都会形成钛硅相与SiC涂层组织.     

Sn/MgAlLDO的制备、表征及其催化性能研究

通过焙烧浸渍重构制得含Sn的镁铝层状双氢氧化物,经焙烧制得负载Sn的复合金属氧化物Sn/MgAl LDO,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附等技术对其结构进行了表征.研究了其对苯乙烯环氧化制环氧苯乙烷反应的催化性能.考察了Sn含量、载体镁铝比例、焙烧温度对样品催化性能的影响,结果表明,当Sn掺杂量为2wt％,镁铝比为5:1,焙烧温度为400℃时的Sn(2)/LDO(5)-400对苯乙烯环氧化制环氧苯乙烷具有比较好的催化活性.70℃,0.015 mol苯乙烯,0.075 mol 30wt％H2 O2,20 mL乙腈,10 mL乙醇和3 g催化剂,反应6 h时,苯乙烯的转化率达到95.37％,环氧苯乙烷选择性达到97.23％,循环使用4次后催化剂对苯乙烯的转化率仍能达到91.26％,环氧苯乙烷选择性为94.89％.     

原位反应法制备Cr2AlC-Fe基复合材料（英文）

采用原位反应法制备了Cr2AlC-Fe基复合材料,通过热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和三点弯曲实验研究了原位反应的烧结工艺对产物物相、显微结构和性能的影响。结果表明:通过高温原位反应,原料中碳化铝铬发生了分解,所生成的碳铬化合物在Fe晶界形成了网络状陶瓷增强结构,所制备的复合材料在室温下具有较好的强度和韧性。但随着碳化铝铬含量的增加,复合材料的强度与断裂韧性之间呈负相关关系。当原料中碳化铝铬的含量为50%,烧结温度为1300℃,在30MPa压力下保温30min时,复合材料的抗弯强度达1417.05MPa,但断裂韧性只有18MPa m1/2。     

铋酸盐玻璃/Mg_2SnO_4陶瓷复合材料结构与介电性能研究

使用固相法制备了铋酸盐玻璃/Mg2Sn O4陶瓷复合材料,研究复合材料相组成、微观形貌及其介电性能。研究表明:发现铋酸盐玻璃能够有效降低Mg2Sn O4烧结温度。当铋酸盐玻璃添加量为15wt.%以下时,复合材料为单相Mg2Sn O4,随着玻璃添加量的增加,陶瓷密度升高,介电常数上升同时介电损耗下降。而当铋酸盐玻璃添加量达到20 wt.%时,出现Bi2O3第二相,并伴随大量气孔,降低复合材料体积密度,破坏其介电性能。含15wt.%铋酸盐玻璃的复合材料在1350℃烧结获得最优介电性能:εr=7.74,Q×f=8800 GHz。