碳纳米管和氧化铝混杂增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学气相沉积结合机械球磨的方法制备了碳纳米管(CNTs)和Al_2O_3颗粒混杂增强铝基复合材料,研究了球磨时间、Al_2O_3含量对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:本方法可以获得CNTs和Al_2O_3颗粒在铝基体内的均匀分散。随球磨时间的增加,复合材料的硬度随之增大;当球磨时间为180min时,复合材料硬度达纯铝的2.1倍。此外,随Al_2O_3颗粒含量的增加,复合材料的硬度和压缩屈服强度均不断提高。当Al_2O_3的质量分数为4%时,CNTsAl_2O_3/Al复合材料的硬度达112.1HV,为纯铝的2.8倍;压缩屈服强度达416MPa,为纯铝的4.6倍,说明CNTs和Al_2O_3的混杂加入发挥了良好的协同增强效果。     

汽车零部件包装用聚丙烯复合材料性能研究

目的研究纳米氧化铝(Al_2O_3)对聚丙烯(PP)/碱式硫酸镁晶须(MHSH)/氮-磷复配阻燃剂(N-P)复合材料力学性能和燃烧性能的影响。方法对MHSH和Al_2O_3进行表面改性处理,利用混合机将PP、MHSH、Al_2O_3和氮-磷复配阻燃剂进行混合,采用熔融共混法制备PP/MHSH/Al_2O_3/N-P复合材料。结果当Al_2O_3的添加质量分数为8%时,复合材料的力学性能较佳,随着Al_2O_3含量的继续增加,复合材料的力学性能逐渐降低;Al_2O_3质量分数为5%时,复合材料的极限氧指数(LOI)为23.6%,其阻燃性能明显得到提高,随着Al_2O_3填充量的继续增加,复合体系的LOI增长速度变缓;当Al_2O_3质量分数为8%时,复合材料力学和阻燃综合性能最佳。结论 Al_2O_3经表面改性处理后,其在PP基材中分散良好,对聚丙烯复合材料起到补强和增韧作用,复合材料的阻燃性能也得到了改善。     

CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。     

分散途径对Al_2O_3-SiO_2/PAA系统流变性的影响

在研究pH值对Al_2O_3/SiO_2二元悬浮体系流变性的基础上,着重研究了分散途径对PAA分散的Al_2O_3-SiO_2二元体系流变性的影响。实验表明,在无分散剂时,Al_2O_3-SiO_2二元混合体系流变特性随pH值的变化可为3段:在pH值2.0以及pH值9.0两个区域,悬浮液处于稳定分散状态;而当pH值介于2.0~9.0时,浆液产生严重的絮凝现象,且絮凝程度高于Al_2O_3和SiO_2各自的单元体系。在pH值介于2.0~9.0时,通过添加PAA可使Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液达到稳定分散状态;pH值为6.0时,采用普通添加方式PAA的最低添加量为0.8%(质量分数);改变分散途径后,分散所需的PAA最低添加量可降低50%,仅为0.4%(质量分数)。该结果表明,在Al_2O_3-SiO_2二元体系中,分散剂PAA在颗粒表面存在不均匀吸附现象,并且通过分散途径的设计,可有效地避免这种现象。另外,分散途径的设计可以提高PAA稳定分散的Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液的抗离子强度特性,同时又可降低固含量对浆液流变性能的影响。     

碳纳米管增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶制备及性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)、六水氯化铝(AlCl3·6H_2O)和碳纳米管(CNTs)为硅源、铝源和增强体,采用溶胶-凝胶和超临界二氧化碳干燥制备不同比例CNTs增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶,研究了CNTs的加入对Al_2O_3-SiO_2气凝胶压缩强度的影响,并利用扫描电镜、氮气吸附、热重和万能材料试验机对其基本物理性质、微观结构、比表面积和孔结构、热学性能和压缩强度进行了分析。结果表明,随着CNTs含量增加,Al_2O_3-SiO_2气凝胶的密度、收缩率和压缩强度,由不添加CNTs时的0.105g/cm~3、9.1%和0.76MPa增大为添加1.5%(wt,质量分数)CNTs增强时的0.182g/cm3、18.3%和8.59MPa,表明CNTs的加入能有效提高Al_2O_3-SiO_2气凝胶的力学性能。     

纳米Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的介电与力学性能

采用原位聚合与热亚胺化的方法,成功制备了一系列不同纳米Al_2O_3粒子质量分数的纳米Al_2O_3/聚酰亚胺(PI)复合薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FTIR、LCR数字电桥、高压电源及电子万能材料试验机对纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的微观结构、介电性能及力学性能进行了表征和测试。结果表明:纳米Al_2O_3粒子在均匀地分散在PI基体中;当纳米Al_2O_3粒子质量分数为8%时,纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的击穿强度和拉伸强度均达到了最大值;纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的介电常数随纳米Al_2O_3质量分数的增加而增加。     

Eu_2O_3掺杂量及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用MgO-CuO-TiO_2-Eu_2O_3添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,在空气气氛下经过常压烧结制备Al_2O_3陶瓷。采用XRD,SEM及EDS等方法研究Eu_2O_3掺杂量以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷样品物相组成,微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加Eu_2O_3的Al_2O_3陶瓷中,均存在Al2Eu2O9次晶相,且随着Eu_2O_3含量的增加,Al2Eu2O9相增加;随着Eu_2O_3添加量的增加,Al_2O_3陶瓷试样致密度先增加后降低;随着烧结温度的增加,Al_2O_3陶瓷的介电常数和品质因数Q·f值先增加后降低。烧结温度为1450℃,Eu_2O_3添加量为0.25%(质量分数)时,烧结体的相对密度达到最大值98.21%,且Al_2O_3陶瓷的介电性能较好:介电常数为10.05,品质因数Q·f为37984GHz。     

大豆油基Al_2O_3纳米流体的悬浮稳定性及抗磨减摩性能研究

通过将纳米Al_2O_3添加至大豆油中来改善其抗磨减摩性能,对比了4种不同分散剂对其在大豆油中悬浮稳定性的影响。采用HRS-2M高速往复摩擦试验机测试了Al_2O_3纳米流体抗磨减摩效果。并用探针三维轮廓仪、接触角测量仪、扫描电镜和能谱仪,研究了Al_2O_3纳米流体的抗磨减摩机理和润湿性能。结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米Al_2O_3在大豆油中悬浮稳定性最佳。纳米Al_2O_3能有效的提高大豆油的抗磨减摩性能,且当纳米Al_2O_3纳米的含量为2.0%时,接触角最小,抗磨减摩性能最佳,并结合EDS结果分析了其作用机理。     

高能球磨法制备的CNTs/Al-5%Mg复合材料的力学性能及断裂特性

采用高能球磨法制备了不同质量分数碳纳米管(CNTs)与Al-5%Mg(质量分数)粉末的复合粉末,用热压烧结工艺制备了CNTs/Al-5%Mg复合材料。结果表明:高能球磨法可以将CNTs均匀的分散到基体中,并与其产生良好结合;CNTs具有细化复合粉末晶粒尺寸的作用,当CNTs含量为3%时,复合粉末的平均晶粒尺寸达到最小值为63.6nm,继续增加CNTs的含量,复合粉末平均晶粒尺寸增大;当CNTs含量为2%时,复合材料的抗拉强度和硬度达到最大值,与基体材料相比分别提高了42.39%和36.5%;CNTs/Al-5%Mg复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递。     

CuO-TiO_2复合助剂低温烧结氧化铝陶瓷的机理(Ⅱ)

固定CuO(0.4%)和TiO_2(4%)的添加量、改变TiO_2(0-32%)和CuO(0-3.2%)的添加量(质量分数,下同),研究了CuO-TiO_2复合助剂对氧化铝陶瓷烧结性能、微观结构、物相组成以及烧结激活能的影响,以揭示复合助剂的低温烧结机理。结果表明,在1150-1200℃TiO_2固溶入Al_2O_3生成Al_2Ti_7O_(15)相,并生成大量正离子空位提高了扩散系数,从而以固相反应烧结的作用机理促进了氧化铝陶瓷的致密化;TiO_2在Al_2O_3中的极限固溶度为2%-4%,超过固溶极限的TiO_2对陶瓷烧结没有促进作用;添加适量的CuO(0.4%)可将TiO_2在Al_2O_3中的固溶温度降低到1100℃以下,并以液相润湿作用促进氧化铝陶瓷的致密烧结。陶瓷烧结激活能的计算结果定量地印证了上述烧结机理;当在Al_2O_3中添加4%的TiO_2和2.4%的CuO,可将烧结激活能降低到54.15 kJ·mol~(-1)。     

α-Al2O3/ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体的流变性能

研究了分散剂添加量、固相体积分数、研磨时间及复合粉体组成对á-Al2O3/ZrO2(3Y)复相陶瓷悬浮体流变性能的影响.结果表明:当pH值在9.0左右,分散剂添加量为1.20wt%时,á-Al2O3/ZrO2(3Y)(30wt%ZrO2)悬浮体的粘度和剪切应力值较低,悬浮体的粘度和剪切应力值随固相体积分数和ZrO2含量增加而增加,当ZrO2含量较高时,适当调整分散剂添加量,仍可制备流变性较好的悬浮体.在本实验条件下,研磨4h的悬浮体的流变性最佳.     

0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料的制备工艺条件优化

采用固相法合成了性能良好的PZN-PZT陶瓷粉体.将压电陶瓷粉体分散于PVDF基体中,制备了0-3型PZN-PZT/PVDF压电复合材料.研究了复合材料的复合工艺、极化参数与压电陶瓷的含量对复合材料压电性能的影响.结果表明,溶液混合工艺较好,且当极化电场强度为6kV·mm-1、温度为110℃进行极化20min时,陶瓷粉体质量分数为90%的复合材料的压电性能最好,压电常数d33值达35.9 pC·N-1.     

Ni60A基复合涂层的制备及其耐蚀性能研究

装卸机的抓斗,在服役过程中受到严重的磨损与腐蚀,易使抓斗斗口板失效。Al_2O_3粉末与镍基自熔性合金粉末Ni60A混合后,用热喷焊工艺在斗口板基体材料表面制备出复合涂层,能有效改善其耐磨耐蚀性能。Al_2O_3的加入量对Ni60A涂层在不同介质中的耐蚀性能有不同的影响,结果表明,当Al_2O_3含量为0.5%时,涂层在稀硝酸溶液中的腐蚀速率最小。     

纳米Al_2O_3改性环氧树脂微胶囊的制备及表征

以纳米Al_2O_3改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,以1,2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯(DGCHD)为芯材,采用原位聚合法制备了纳米Al_2O_3改性的环氧树脂微胶囊。通过红外光谱、热失重和扫描电镜等方法对微胶囊的结构和性能进行了表征。结果表明,当壁材中加入适量的纳米Al_2O_3时,微胶囊的热稳定性和表面粗糙度均增加,且纳米Al_2O_3并不会破坏三聚氰胺-尿素-甲醛树脂预聚体的缩聚反应。当壁材中纳米Al_2O_3为3%(wt,质量分数,下同)时,微胶囊的囊芯达94.5%。     

凝胶-发泡法制备多孔Al2O3陶瓷及其力学性能

以无毒琼脂糖为单体,十二烷基磺酸钠为发泡剂,MgO+TiO_2为烧结助剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备Al_2O_3多孔陶瓷。研究了发泡剂含量和固相含量对Al_2O_3多孔陶瓷显微结构和力学性能的影响规律以及琼脂糖凝胶体系的固化机理。结果表明:冷却过程中随温度下降,琼脂糖通过形成三维网状结构使陶瓷粉体原位固化;十二烷基磺酸钠具有较好的发泡性能及稳泡性能,适量的固相含量和发泡剂含量有助于制备高气孔率及适中抗压强度的多孔陶瓷; Al_2O_3多孔陶瓷的气孔率最高达到85. 2%。     

Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体的摩擦学性能研究

将油酸和硅烷偶联剂(KH-560)修饰的Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体添加到基础油中,用可见分光光度计表征纳米粒子在润滑油中的分散稳定性,在自主设计的摩擦磨损试验机上考察Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能,用3D表面轮廓仪、扫描电镜和电子能谱分析试样表面形貌与成分变化及纳米粒子的作用机理。结果表明:在0.25%Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体(Al_2O_3∶TiO_2=1∶1)润滑油中添加2%KH-560时,具有最好的分散稳定性;在润滑油中添加0.25%Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体(Al_2O_3∶TiO_2=1∶1)时抗磨减摩效果最佳,在载荷500N、转速1100r/min时,摩擦系数和磨损量相比基础油时分别降低25.4%和43.8%。     

铈镧复合氧化物对ZnVCrO陶瓷显微结构及压敏性能的影响

采用混合氧化物工艺经850℃、4h烧结制备了铈镧复合氧化物掺杂的ZnVCrO基压敏陶瓷,综合应用XRD、SEM、EDS和伏安电学特性测试等方法研究了铈镧复合氧化物掺杂在0%~0.6%(质量分数)范围内对显微结构和压敏性能的影响。结果显示,所有样品以ZnO为主晶相,以Zn_3(VO_4)_2、ZnCr_2O_4为第二相,含掺杂样品中还形成Ce(La)VO_4固溶体,其含量随掺杂量增加而升高。铈镧复合氧化物对烧结影响不大,但其含量大于等于0.4%(质量分数)时可大幅提高ZnVO基压敏陶瓷显微组织的均匀性。0.4%(质量分数)铈镧复合氧化物掺杂样品压敏性能最优:非线性系数为24.7,压敏电压为1 029V/mm,漏电流为92μA/cm~2。     

纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀层的制备及其摩擦学性能

为了获得摩擦学性能优良的镀层,在20#钢基材上实施了纳米Al_2O_3-Ni-P化学复合镀,采用正交试验法优选了镀液配方,研究了镀液中纳米Al_2O_3含量、镀液温度对复合镀层显微硬度、摩擦和磨损性能的影响,用扫描电子显微镜对复合镀层表面形貌进行观察。结果表明,镀液中纳米Al_2O_3含量是影响复合镀层硬度和耐磨性能最主要因素。纳米Al_2O_3能有效改善Ni-P合金镀层结构,在镀层中分布较均匀,使复合镀层硬度和耐磨性能明显提高。当纳米Al_2O_3含量为6 g/L时,纳米粒子在复合镀层中分布致密、均匀,复合镀层硬度和耐磨性最佳,与基材20#钢结合性较好。镀液温度对复合镀层硬度和耐磨性能有一定影响,最佳镀液温度为85℃,此时复合镀层硬度和耐磨性较好。     

高质量分数Al_2O_3/Al复合材料的硬度和耐磨性能

现有的Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料中的Al_2O_3质量分数低于10%,对于加入10%以上Al_2O_3的增强铝基复合材料的研究报道较少。以粉末冶金法制备了Al_2O_3(~40%)增强铝基复合材料,采用现代表面分析技术和ML-10型摩擦磨损试验机研究了这一复合材料的显微硬度和耐磨性。结果表明:在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为40%时,复合材料的显微硬度达到55.3 HV;在Al_2O_3粒度为10μm,质量分数为30%时,相对磨损最小值,为0.728%,空隙率也达到最小;复合材料中的Al_2O_3粒度和质量分数与紧密堆积理论要求的粒度和质量分数配比一致。     

碳纤维增强Al_2O_3-20%Ni金属陶瓷复合材料的制备及组织性能

采用溶胶-凝胶+热压烧结法制备了碳纤维(CF)体积分数分别为0%、5%、10%、15%的CF/Al_2O_3-20%Ni金属陶瓷复合材料,采用XRD、SEM和EDS能谱分析了CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的物相组成、组织形貌及成分分布,并研究了CF含量对CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料硬度、抗弯强度和EDS断裂韧性的影响,通过SEM分析了CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的断口形貌并探讨了断裂机制。结果表明:采用溶胶-凝胶法可获得CF分散良好、Ni颗粒分布均匀的CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料,并且可在CF表面包覆一层α-Al_2O_3保护膜,从而防止CF在高温烧结过程中的烧损。随着CF体积分数的增加,CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的硬度降低,抗弯强度和断裂韧性都先升高后下降,当CF体积分数为10%时,抗弯强度和断裂韧性均达到峰值,相对不含CF试样分别提高了79%和134%,CF的加入使CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的强度和韧性得以改善。用此方法制备的CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的增韧机制为碳纤维的拔出、桥接及脱粘。