CaO/SiO_2比对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

利用高炉渣并添加辅料制备了基础玻璃,对基础玻璃进行热处理制备出以钙铝黄长石、透辉石为主晶相的微晶玻璃。运用DSC、XRD、SEM等测试方法,综合分析CaO/SiO_2比对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:随着CaO/SiO_2比从0.358增加至0.468,微晶玻璃析晶温度逐渐降低,微晶玻璃的主晶相均为钙铝黄长石、次晶相均为普通辉石,微晶玻璃的体积密度、显微硬度及抗折强度呈现上升趋势。随着CaO/SiO_2比继续增加至0.599,微晶玻璃析晶温度开始上升,主晶相转变为透辉石。微晶玻璃的体积密度、显微硬度呈现上升趋势,而抗折强度呈现下降趋势。当CaO/SiO_2比为0.468时,样品的机械性能最好,体积密度为2.789g/cm~3,抗折强度为46.2MPa。     

有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷

为研制在不同温度下服役的多孔陶瓷,对其制备技术进行了研究.设计了以Al₂O₃为基体粉料,分别添加硅灰石和堇青石,采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷的工艺;讨论了泡沫的选取及预处理对样品挂浆效果的影响,以及烧结温度对样品性能的影响,确定了最佳工艺参数.实验证实：添加硅灰石的多孔陶瓷,当α-Al₂O₃占70%时,最佳烧结温度为1 470 ℃,而含堇青石的多孔陶瓷,同样是α-Al₂O₃为70%时,最佳烧结温度为1 500 ℃,但后者更适宜高温条件下服役.经SEM检测,多孔陶瓷的气孔率可达到87%～93%,孔洞均匀,为三维通孔结构,孔径在0.5～4 mm之间.     

MnO2对磷渣微晶玻璃显微结构和性能的影响

烧结法CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃具有结构致密均匀,抗冲击、耐磨、耐腐蚀、无放射性、色泽丰富、纹理美观等特性,是一种新型绿色环保型装饰材料。以磷渣为主要原料,以Fe2O3和MnO2为着色剂,制备了米黄色微晶玻璃。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等测试技术,研究了不同MnO2含量对微晶玻璃显微结构、晶相种类的影响,测定了微晶玻璃的化学稳定性。研究结果表明:当MnO2质量含量小于5.5%时,微晶玻璃主晶相为β-硅灰石,随着MnO2含量的增加析晶量减少,晶粒尺寸由0.42μm减小到0.3μm;当MnO2质量分数为6%时,主晶相变为钠长石且析晶量增加、晶体尺寸增大。当MnO2质量分数大于4%时,MnO2质量分数每增加0.5%其摊平温度约降低10℃,适量加入MnO2使其化学稳定性提高。     

利用废渣一次烧结制备微晶玻璃釉面砖的研究

以工业废弃高炉渣为主要原料,采用一次烧结法制备了微晶玻璃釉面砖.高炉渣的组成为CaO、SiO_2、Al_2O_3、少量Fe2O3及TiO_2等.当高炉渣粒度为3.3μm,原料配比为高炉渣80wt%、钾长石10wt%、滑石10wt%时,800℃保温30 min,1 160℃保温1.5 h制得样品.样品的吸水率为0.12%,显微硬度为6.5 GPa,抗弯强度为128 MPa,满足GB/T3810对釉面砖性能要求.微晶玻璃主晶相为硅灰石(含少量钙长石),晶粒1μm左右,晶体形貌为球状和针状.     

MgO对花岗岩尾矿微晶玻璃析晶和性能的影响

尝试用花岗岩尾矿制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,并采用DSC、XRD和SEM等测试手段研究MgO对微晶玻璃析晶和性能的影响。结果表明,随着MgO含量的增加,玻璃转变温度和析晶峰温度逐渐降低,玻璃析晶性能增强。当引入MgO的质量分数为3%时,微晶玻璃的主晶相为钙长石;当MgO质量分数为6%~12%时,主要析出辉石,且质量分数为12%的MgO样品析出的晶体中伴随着部分堇青石。样品的显微硬度随MgO的增加呈现先增大后减小的趋势,质量分数为9%的MgO样品析出晶体的尺寸更均匀,其显微硬度最高,为8.2GPa。     

K_2O对R_2O-CaO-SiO_2-F微晶玻璃析晶的影响

R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃的析晶过程较为复杂,析出晶体种类繁多。为得到预期的晶相,获得最佳性能,需要对整个析晶过程进行合理控制。因此采用DTA、XRD、SEM等测试分析方法,研究K2O引入量对R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃的析晶温度、主晶相、晶体含量以及微观形貌的影响。研究结果表明:随着K2O引入量的增加,玻璃转变点温度降低,而最大析晶峰温度升高。当K2O引入量为质量分数5%左右时,微晶玻璃的主晶相为颗粒状的氟化钙和柱状的硬硅钙石,晶体含量为15%。当氧化钾质量由6%增加到8%时,微晶玻璃主要析出放射状a-硅碱钙石,次晶相为少量的氟化钙,晶体含量增大到40%。     

Al2O3/SiC纳米复合陶瓷中SiC粉料的氧化现象

为验证在空气环境中，烧结Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷过程是否出现纳米SiC粉料的氧化现象，以及氧化后纳米陶瓷性能的变化规律，分别采用了常压氩气保护烧结和常压空气环境中烧结两种工艺，制备了Al₂O₃/SiC纳米复合陶瓷.经检测，前者性能优异，其相对密度为9882%，抗弯强度为489 MPa，断裂韧性达6.67 MPa·m^1/2；而后者性能大幅度降低，经x-ray检测发现，烧结后样品中SiC衍射峰消失，即纳米SiC严重氧化；同时发现随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧，性能更加变差.借助断口的SEM图像对烧结过程SiC粉料氧化机理进行分析，发现：碳化硅已经分解为CO₂和SiO₂，前者以气体形式挥发并在陶瓷体内留下气孔，而后者以玻璃相形态存在于晶界中.     

热处理时间对阳极键合用微晶玻璃性能的影响

实验采用Li2O-ZnO-SiO2(LZS)系统微晶玻璃代替传统的耐热玻璃,在前期工作的基础上对该微晶玻璃的热处理时间进行了系统研究,通过相关的测试手段,分析讨论了热处理时间对主晶相、晶粒尺寸大小、析晶程度及其相关性能的影响。实验结果表明:样品的主晶相为Li2SiO3,热处理时间控制在4—9 h,能获得较好的性能,最佳热处理时间为9 h,即核化时间4.5 h,晶化时间4.5 h。样品的热膨胀系数随热处理时间的增加而增大,最大可达131.6×10-7/℃。样品具有良好的抗酸碱腐蚀性能,其最大抗折强度为95.91 MPa。     

氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体的制备与表征

以碳化硅、硅粉为主要原料,以氧化铝和氧化钇为烧结助剂,通过添加不同质量分数的淀粉为造孔剂,采用反应烧结方式制备了系列氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体,并对烧成样品的物相、显微结构、孔隙率、抗折强度、孔径分布、纯水通量和耐酸碱性能进行了分析和表征. 结果表明,样品的主晶相为碳化硅和氮化硅,还有少量的焦硅酸钇和塞隆;随着淀粉质量分数的增加,样品的孔隙率随之增大,样品的抗折强度随之减小,同时样品的平均孔径和纯水通量随淀粉质量分数的增加均呈现先增大后减小的趋势;样品有良好的耐酸碱性能,在标准酸性和碱性条件下的质量损失率分别为1.96%~2.04%、3.96%~4.13%;当淀粉的质量分数为3%时,烧成样品的孔隙率为41.8%,抗折强度为18.1 MPa,孔径主要分布在0.7 μm~2.5 μm之间,纯水通量最高,可达9.2 m³/（m2*h）,综合性能较佳.     

多晶SiC/多孔硅结构材料的APCVD生长及表征

采用SiH₄-C₃H₈-H₂气体反应体系,通过常压化学气相淀积(APCVD)工艺在电化学腐蚀的多孔硅衬底上进行了多晶3C-SiC薄膜的生长,研究了多孔硅孔隙率对薄膜生长质量的影响．实验结果表明,当多孔硅孔隙率较低时,得到的是含有SiC(111)晶粒的多晶硅薄膜,随着孔隙率的增加,生长薄膜由富碳多孔SiC向多晶SiC薄膜过渡,表面平整度增加,并具有<111>晶向择优生长的特点．     

熟料溶出二次反应过程中Al_2O_3损失动力学机理

为了分析熟料溶出过程的二次反应机理,对该过程中Al2O3损失动力学进行了详细的研究.采用DY8型低压群釜进行熟料溶出实验,分别用EDTA容量法和硅钼蓝比色法分析溶液中Al2O3和SiO2的质量浓度.根据给出的动力学方程,得到铝酸钠溶液中Al2O3、Na2CO3和NaOH质量浓度对该反应的级数分别为0.94、0.03和0.14.该结果表明,导致SiO2进入铝酸钠溶液和由此带来的Al2O3损失主要是熟料中硅酸钙与NaAl(OH)4相互作用的结果,而NaOH和Na2CO3的贡献则相对较小.在此结论的指导下进行了熟料高浓度溶出实验,实验结果表明,合理地调控影响因素可使熟料高浓度溶出过程二次反应得到有效控制.     

Al2O3的质量分数对衬瓷层组织及耐磨性的影响

针对表面工程领域对耐磨材料的迫切需要及制备耐磨材料的复杂性,发明了钢水余热衬瓷技术,并利用该技术对耐磨衬瓷层进行了研究.通过将不同比例的Al₂O₃和金属粉料混合、合成,制备出陶瓷复合粉,并将其涂覆在沾有高温胶的砂型型腔工作面上,通过正常的钢水浇铸工艺,利用钢水凝固时释放出的热量将陶瓷复合粉烧结到钢的表面,达到耐磨效果.利用扫描电镜观察分析了衬瓷层的组织、表面形貌、是否有脱落现象以及衬瓷层与基体的结合情况,利用能谱分析了衬瓷层的成分,利用磨损试验机检测了衬瓷铸件的耐磨程度.结果表明：Al₂O₃的质量分数在35%~45%之间的衬瓷效果最好,其耐磨性是淬火45号钢的80倍.     

烧结气氛对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织的影响

为了提高氧化铝陶瓷的抗热震性,将具有热导率高、热膨胀系数低的SiC加入到Al₂O₃中,通过无压烧结工艺,在有气氛保护和无气氛保护条件下分别制备出氧化铝基抗热震陶瓷.采用扫描电子显微镜（SEM）对陶瓷进行组织结构分析,结果表明：在气氛保护条件下烧结的 Al₂O₃/SiC〖JP〗复相陶瓷气孔比无气氛条件下烧结的明显减少,复相陶瓷基体内部气孔显著降低.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度,对提高陶瓷的抗热震性具有重要的作用.     

铬酸钙盐在酸碱溶液中的溶解行为

铬酸钙盐在酸碱溶液中的溶解行为和规律对高效提取铬非常重要,为此,对CaCrO₄、CaCr₂O₇和βCaCr₂O₄生成热力学条件进行了综合分析.在保持溶液酸度恒定条件下,研究了在不同酸度、温度条件下,CaCrO₄与CaCr₂O₇在H₂SO₄和NaOH溶液中的溶解规律,并分析了CaCrO₄在溶液中的赋存状态.研究结果表明,在850~950℃时,CaO与Cr₂O₃生成CaCrO₄的趋势较大,增加氧势或渣碱度均促其形成.CaCrO₄在H₂SO₄溶液中（30~50℃）溶解率随酸度提高而增大,酸度较高时（pH=1.92~4.07）溶解率可达100%,酸度较低时（pH=5.48~7.26）溶解率最低降至50%~55%;碱性溶液中,pH值由8.5增至12时,溶解率逐渐小幅提高.提高温度后溶解率平均增加2%~5%.CaCr₂O₇易溶于不同浓度的H₂SO₄溶液,在NaOH溶液中溶解率较高;CaCrO₄溶于酸或碱性溶液,存在CrO₄^-2 与Cr₂O₂^-7的平衡.     

终烧温度对陶瓷型芯性能的作用

为了阐明终烧温度与陶瓷型芯性能的关系,利用高温抗折试验机和原位观测手段,研究了不同终烧温度下陶瓷型芯性能的变化.结果表明,对于非定向陶瓷型芯而言,随着终烧温度的提高,室温抗折强度保持稳定,在1 150℃条件下陶瓷型芯的高温抗折强度最高,且其变形抗力逐渐提高;而对于定向陶瓷型芯而言,随着终烧温度的提高,室温抗折强度和高温抗折强度均逐渐降低,且其变形抗力变化不大.根据上述实验结果,非定向陶瓷型芯的终烧温度确定为1 150℃,而定向陶瓷型芯的终烧温度确定为1 120℃.     

大气中熔融Zn/Al2O3陶瓷涂层界面反应机理分析

为了分析熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层界面反应产物及其反应机理,在大气气氛中测定了熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角.通过扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）等手段,分析了润湿表面及断面组织形貌、润湿后Al₂O₃陶瓷涂层表面相结构及其微区成分.结果表明：熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层的润湿角较大,约为138°,随着润湿时间的延长,润湿角减小到约131°,并基本保持不变;熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层在润湿过程中,界面处产生了物质迁移和成分变化,生成3ZnO47Al₂O₃、4ZnO11Al₂O₃和ZnO/Al₂O₃等类似尖晶石结构的锌铝化合物.这表明熔融Zn/Al₂O₃陶瓷涂层间发生了反应性润湿.     

等离子喷涂Al2O3p/NiCrBSi涂层组织与性能

为了研究粉末结构对复合材料涂层组织与性能的影响规律,采用双路送粉方法、高能球磨团聚粉末及包覆混合粉末等离子喷涂制备Al₂O_3p/NiCrBSi 复合材料涂层.利用激光共聚焦扫描显微镜（LCSM）、扫描电子显微镜（SEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、x 射线衍射仪（XRD）及冲蚀磨损试验机等研究了涂层的微观组织和抗冲蚀磨损性能.结果表明,复合材料涂层主要由αAl₂O₃、γAl₂O₃、γNi、Ni₃B、CrB、Cr₂B、M₇C₃和M₇C₃相组成, Al₂O₃增强体颗粒分布于基体层片间或层片内.粉末结构对涂层的组织与性能具有明显的影响,采用包覆混合粉末制备的Al₂O_3p/NiCrBSi 复合材料涂层结构致密,具有更高的抗冲蚀磨损性能.     

316L不锈钢等离子渗钛-热氧化制备TiO2膜及性能

为了提高316L不锈钢的表面性能,以满足其在医用环境下服役的要求,利用等离子表面合金化和真空热氧化复合处理技术,在316L不锈钢表面制备TiO₂薄膜。借助金相显微、辉光放电发射谱（GDOED）、x-射线光电子谱（XPS）和x-射线衍射（XRD）分析薄膜的组织结构,以蒸馏水为对象进行光诱导超亲水性试验,用球-盘磨损试验对比测试薄膜与基体的摩擦学性能。结果表明：薄膜均匀致密,Ti、O元素沿层深呈梯度分布,具有锐钛矿型TiO₂结构; 薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°; 在7.6 N负荷下,薄膜与Al₂O₃陶瓷球对磨时的摩擦系数为0.30~0.40,磨损率仅为1.14×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,复合处理后薄膜耐磨减摩性能指标明显优于不锈钢基材.     

Si3N4/SiO2复合栅介质电离辐照的电子能谱分析

采用氩离子刻蚀X光激发电子能谱分析方法对Si3N4/SiO2/Si复合栅介质系统进行电离辐照剖析．实验结果表明存在一个由Si3N4和SiO2构成的界面区及由SiO2和Si构成的界面区,电离辐照能将SiO2/Si界面区中心向Si3N4/SiO2界面方向推移,同时SiO2/Si界面区亦被电离辐照展宽;电离辐照相当程度地减少位于SiO2/Si界面至Si衬底之间Si过渡态的浓度．在同样偏置电场中辐照,随着辐照剂量的增加SiO2/Si界面区中Si过渡态键的断开量也增加,同时辐照中所施偏置电场对SiO2/Si界面区Si过渡态键断开有显著作用．并对实验现象进行了机制分析．