Ag-SnO_2-In_2O_3电接点材料研究及应用

本文旨在研制性能相当或优于AgCdO、无毒害的新型银-金属氧化物电接点材料,已用内氧化法成功地研制出Ag-SnO_2-In_2O_3。在DZ5B-50、DZ6-60、KZJ-250等产品上进行了型式试验,并圆满地通过了DZ6-60自动开关两次减薄接点(接点重量由1.3g减至1g)的型式试验、试用及批量生产考验。试验证明,Ag-SnO_2-In_2O_3使用性能优于AgCdO,用于取代AgCdO既可消除镉害,又可使接点小型化,是取代AgCdO一的种理想材料。     

锂对Ag-SnO2系电接点材料组织和性能的影响

本文用内氧化法研制出 Ag-SnO_2-In_2O_3-Li_2O 电接点材料。在仿 ASTM 电接点试验机上同 Ag-SnO_2-In_2O_3材料进行了使用性能对比试验,完满地完成了在飞机发动机火警探测器上的产品定型试验。用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察分析了接点表面形貌及材料微观组织特征。讨论分析了 Li_2O 及金属氧化物含量对接点材料抗电侵蚀性及抗熔焊性的影响。试验表明 Ag-SnO_2-In_2O_3-Li_2O 材料可满足高温(450℃)环境下工作的飞机发动机火警探测器的技术要求。     

Y2O3添加对MA-CA2-CA6复合材料烧结行为的影响

为适应材料轻量化的发展需要,在1 400~1 600℃条件下制备了MA-CA_2-CA_6复合材料,并考察了添加Y_2O_3对该复合材料烧结行为的影响。结果表明,添加的Y_2O_3固溶入了CA_6、MA相中,Y~(3+)通过取代Ca~(2+)、Mg~(2+)有效地促进了MA晶粒的提前长大,抑制了CA_6晶粒的异常长大;另一方面,添加过量的Y_2O_3与体系中的Al_2O_3反应生成Y_3Al_5O_(12)新相,使得CA_6相的生成量减少,同时由于MA相提前长大限制了CA_6相的生长空间,进一步促进了CA_6晶粒形貌由片状向等轴状趋势发展。以上因素共同作用,促进了MA-CA_2-CA_6复合材料的烧结行为。当Y_2O_3的添加量为2%时,经1 600℃保温2h烧成后,试样的显气孔率由19.2%下降至4.8%,体积密度由2.78g/cm~3上升至3.24g/cm~3,制得的MA-CA_2-CA_6复合材料中MA、CA_2、CA_6及少量Y_3Al_5O_(12)晶相呈现交织分布,显微结构致密,力学性能得到改善。     

Al_2O_3-SiO_2系耐火材料高温力学性能

对Al_2O_3-SiO_2系高铝区域两个系列烧结材料在不同温度的机械性能(应力—应变关系、强度和蠕变试验等)的研究表明:(1)烧结矾土材料,Al_2O_3含量越接近70%,高温力学性能越好;(2)刚玉-莫来石材料,恰当比例的两晶相材料的高温力学性能优于单晶相材料;在单晶相材料中,莫来石优于刚玉。高铝耐火材料的高温力学行为主要取决于玻璃效应(玻璃基质的数量和粘度)和结晶效应(晶体间接触或结合的程度和方式)。     

Q345B油管表面电沉积Ni60A-YSZ-Al_2O_3复合涂层组织及润湿性分析

以Q345B钢作为基底材料通过直接电沉积的方式制得Ni60A-YSZ-Al_2O_3组成的纳米复合涂层,对涂层进行组织结构与各元素组成情况的测试,并表征了涂层润湿性。研究结果表明:在Ni60A-YSZ涂层的表面区域并没有产生气孔与裂纹;在Ni60A-Al_2O_3涂层的表面区域形成了明显的包状组织,并且尺寸与分布性也更均匀。加入3 g/LYSZ以及3 g/LAl_2O_3颗粒时形成的涂层内形成了部分孔隙结构,引起了致密度的减小,此时的涂层厚度为19.17μm,增大近6%。在Ni60A-YSZ-Al_2O_3复合涂层中的Ni-Co合金具有面心立方结构。Ni与Co两种金属原子能够以具有相同结构的α相固溶体组织存在。在YSZ与Al_2O_3颗粒的质量浓度都在3 g/L的条件下可以获得最低的粗糙度,此时也获得了133°的最大接触角。     

低塑性加工对定向凝固镍基合金DZ125高温氧化性能的影响

本工作在常温下对定向凝固镍基高温合金DZ125进行表面低塑性加工(熨压),并研究其高温抗氧化性能。通过微观组织分析发现,DZ125经过低塑性加工后,表面层微观组织由原始柱状晶转变为纳米晶,平均晶粒尺寸约10 nm。研究DZ125在950℃时的恒温氧化性能发现,低塑性加工样品表面氧化物主要为氧化铝(Al_2O_3)。高温下Al_2O_3稳定性优于氧化铬(Cr_2O_3),对材料的高温抗氧化性能产生正面效应,获得的氧化膜相对致密且均匀,氧化动力学曲线呈现抛物线规律。通过EDS分析试样横截面,固溶态及低塑性加工态的DZ125出现了不同程度的内氧化,低塑性加工状态下,氧化层较厚且明显。     

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。     

高纯 Mgo-Cr_2O_3材料组成和结构对煤熔渣渗透的控制

高 Cr_2O_3含量的高纯 MgO-Cr_2O_3材料与煤熔渣的接触试验表明,接近 MgCr_2O_4化学计量组成,以 MgCr_2O_4和 Cr_2O_3为相结构的致密材料,抗煤熔渣侵蚀和渗透性俱优。MgCr_2O_4相与煤熔渣接触会慢慢分解,MgO 溶入渣中,Cr_2O_3在渣-耐火材料界面再结晶。     

高容量锂离子电池负极材料ZnMn2O4/Fe2O3的制备

采用简单的溶剂热法合成了纯相锰酸锌(ZnMn_2O_4),通过原位生长和共生长两种方式将ZnMn_2O_4负载在多面体Fe2O3上,形成ZnMn_2O_4/Fe2O3复合负极材料。Fe2O3相当于一个机械性能良好的载体,可以缓冲ZnMn_2O_4充放电时较大的体积变化,抑制ZnMn_2O_4的团聚,缩短了锂离子扩散距离,从而获得了稳定、高性能的锂离子电池负极材料。首次放电比容量高达1852mAh/g,经过50次循环后仍保持1197mAh/g的高水平,远高于纯ZnMn_2O_4以及商用碳负极。     

急冷 Li_2O-B_2O_3-WO_3系统玻璃的制备及其性质

用双辊急冷法把 Li_2O-B_2O_3-WO_3系统的玻璃形成范围扩大了近二倍。IR 光谱和 Raman光谱研究表明:少量 WO_3取代 B_2O_3时,W~(6+)离子以四配位存在并进入网络;引入多量 WO_3时,[WO_4]增多并出现[WO_6],WO_3取代 B_2O_3使玻璃稳定性下降,使导电率和介电常数增大。观察了30Li_2O·xWO_3·(70-x)B_2O_3玻璃在0.1N H_2SO_4非水性溶液中的电致色效应,发现着色速率与玻璃的电导率无关,而与 WO_3含量成正比关系。     

Fe/Al2O3陶瓷梯度涂层的结合性能

以FeAl和FeAlNi两种混合粉体作为底层材料,将喷涂法和溶胶-凝胶相结合制备了Fe/Al_2O_3梯度涂层,分析了其与钢基表面的结合性能。结果表明:当烧结温度为1220℃时,两种过渡底层Fe/Al_2O_3陶瓷梯度涂层的界面结合强度分别达到21.2 MPa和25.3 MPa,涂层的物相组成分别为α-Al_2O_3、AlFeO_3、Al_2Fe_2O_6、Al_3Fe_5O_(12)和α-Al_2O_3、AlFeO_3、NiFe_2O_4等。与FeAl相比,以FeAlNi作为过渡底层制备的Fe/Al_2O_3梯度涂层材料结构致密度高、没有明显孔洞与宏观界面,且有树枝状组织生成,有利于涂层结合性能的提高。     

W和W-Re合金作为航空磁电机电接点的应用

在我国航空发动机的各类点火装置中,至今仍然使用Pt Ir25合金做接点。在满足航空发动机使用和延寿的前提下,开展以贱代贵的接点材料的应用研究是十分重要的。W和W——Re合金具备熔点高、硬度高和化学稳定性好的特点,有可能满足点火装置的使用要求。为了确保电接点接触可靠性好和长的使用寿命,在接点材料的选配上,采用了PtRu10合金作固定接点,W、WRe5、WRe10合金作活动接点。接点的寿命试验分为探索(600小时)和扩大(1000小时)两个阶段。试验中,除了观察放电器火花来判断接点的工作性能外,还测量了接点的接触电阻、金属转移高度、最大厚度损失及重量变化;还观察了接点端面形貌,分析了接点表面化学成分,检定了金属转移结构和性能,测定了接点金属转移倾向,接点的电浸蚀及接点对的接触电阻等等。并根据这些数据来分析比较和评定接点材料的使用性能。通过PtRu10合金的转移可提高W、WRe5、WRe10接点的接触可靠性。在W中添加Re可改善材料的抗蚀性能、W-Re合金具有较好的使用性能。WRe5-PtRu10与WRe10-PtRu10接点对均可满足CD-Z型磁电机工作1000小时的要求,其使用性能接近于自行配对的PtRu10合金接点。     

正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆改性研究

采用沉淀法对镍钴猛锂正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)分别以氧化钇(Y_2O_3)、磷酸钇(YPO_4)、氧化铝(Al_2O_3)和磷酸铝(AlPO_4)行了表面包覆。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、电化学交流阻抗谱(EIS)及恒流充放电等方法表征了材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,包覆剂没有改变材料的晶体结构,可以均匀包覆在LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料表面,并且显著提高了材料的电化学性能。在2.5~4.5V电压范围和20mA/g电流密度下,包覆0.5%AlPO_4的材料首次放电容量为198.6mAh/g,50次循环后材料的放电容量保持到196.1mAh/g,而包覆Y_2O_3、YPO_4、Al_2O_3的材料其电化学性能均低于AlPO_4包覆材料。     

UO2-Er2O3燃料热物理性能的分子动力学模拟

为了维持反应堆中核裂变反应的平稳运行,需要在反应堆燃料元件中加入可燃毒物。可燃毒物在反应堆运行初期吸收大量热中子,抑制核燃料的裂变,在反应堆运行后期,随着可燃毒物逐渐被消耗,热中子增多,可以弥补因为可裂变核素减少而逐渐降低的反应性,从而保证核裂变反应在整个反应堆运行寿期的平稳运行。目前,反应堆中使用的可燃毒物主要有Gd_2O_3和ZrB_2,随着燃耗增加,由于Gd_2O_3和ZrB_2消耗过快,毒物消耗与燃料燃耗很难匹配。Er_2O_3由于具有燃烧缓慢、平稳,反应性惩罚小的特性,被认为适合于未来高燃耗、长寿期的燃料元件。利用Er_2O_3作为可燃毒物,提高燃料富集度,可以提高燃料元件的卸料燃耗,提高燃料利用率,降低核电运行成本。本工作采用分子动力学方法对Er_2O_3含量为6mol%的燃料芯块的热物理性能进行了模拟研究,建立了UO2-6mol%Er_2O_3可燃毒物燃料芯块的理论模型,并基于此计算了UO_2-6mol%Er_2O_3燃料芯块的热物理性能,主要包括:燃料芯块的晶格点阵参数、热膨胀系数、比热容和热导率。研究表明:(1) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的晶格点阵参数随着温度的升高而线性增大,并满足数学关系式:a(T)=0.542 65+5.717 06×10~(-6)T-3.674 98×10~(-10)T~2+3.432 3×10~(-13)T~3(nm);(2) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的热膨胀系数随着温度的升高逐渐增大,且增大速率也随温度升高而增大,燃料晶体相对于300K时的平均热膨胀系数与温度的关系式为γ=1.028 449×10~(-5)-3.556 13×10~(-10)T+5.730 38×10~(-13)T~2(K~(-1));(3) UO_2-6 mol%Er_2O_3燃料的比热容随着温度的升高逐渐增大,且增大速率随温度升高而减小,满足Cp(J·mol~(-1)·K~(-1))=47.545+51.276 6×10~(-3)T-117.191 3×10~(-6)T~2;(4) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的热导率随着温度的升高逐渐减小,满足关系式k=1/(0.145+1.185×10~(-4)·T)。本文采用分子动力学方法计/算了UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的晶格点阵参数、热膨胀系数、比热容和热导率等性能。通过理论计算,为含Er_2O_3可燃毒物燃料的进一步研究与工程应用提供支撑。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2涂层及其耐磨损性能

采用液相喷雾造粒法将准微米Al_2O_3,TiO_2,纳米ZrO2颗粒团聚成微米粉体,并用等离子喷涂技术制备了含纳米颗粒的Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2陶瓷涂层.在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了含有纳米颗粒的Al_2O_3-TiO_2-ZrO_2涂层和传统Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的耐磨损性能,并用扫描电镜观察磨损后的磨痕形貌.结果表明,含有纳米颗粒的涂层耐磨损性能明显优于传统的陶瓷涂层.     

Al2O3-SiO2气凝胶的常压制备和性能研究

以六水氯化铝(AlCl_3·6H_2O)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,经老化、常压干燥后,制备出块状乳白色的Al_2O_3-SiO_2气凝胶。气凝胶经过不同温度煅烧处理后,分别进行SEM、TEM、XRD、BET、TG、红外分析等性能分析。结果表明Al_2O_3-SiO_2气凝胶具有良好的热稳定性,SiO_2在气凝胶中以不定形存在,Al_2O_3以针状或长条状的勃姆石(γ-AlOOH)存在,经600～1 000℃煅烧后,转变为γ-Al_2O_3,当煅烧温度达到1 200℃时,Al_2O_3与SiO_2生成了莫来石相,抑制了γ-Al_2O_3向α-Al_2O_3转变。室温下,气凝胶比表面积为692.7 m~2/g,孔洞分布均匀,孔隙率高。随着煅烧温度升高,比表面积、孔容在逐渐减小,孔径稍微增大,当煅烧温度达到1 200℃时,气凝胶比表面积仍有67.3 m~2/g。     

La2O3/WO3平面VOCs气体传感器的研究

采用厚膜工艺制备平面气敏元件并通过溶胶-凝胶法制得纳米三氧化钨(WO_3)粉体,然后加入了不同用量的三氧化二镧(La_2O_3)为敏感材料,制得La_2O_3/WO3,并对样品进行了测试。研究发现,适量的La_2O_3的添加抑制晶粒的增长,提高粉体材料的气敏性能,其中La_2O_3用量为10%(wt,质量分数)制得的La_2O_3/WO3传感器,在3.5V工作电压条件下,对浓度为10×10-6乙醇、丙酮、苯和二甲苯的响应电压分别为1.7V、2.0V、1.5V和2.0V,传感器响应-恢复时间比较迅速,响应和恢复时间分别为5s和15s。     

CeO_2/ZrO_2-Y_2O_3纳米结构热障涂层的制备与高温性能

将纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3和纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3中掺杂25wt%纳米CeO_2(CeO_2/ZrO_2-8wt%Y_2O_3)的两种粉末进行团聚处理,用等离子喷涂方法在GH30高温合金表面分别制备了两种材料热障涂层.用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪对掺杂了25wt%纳米CeO_2的团聚体粉末和涂层的微观组织结构进行分析研究,测试比较了两种涂层在900、1100和1300℃时的热震性能,并试验了两种涂层在1050℃、保温100h后的抗氧化能力.结果表明,纳米粉末经团聚处理后为多孔的球形结构,掺杂纳米CeO_2涂层组成相为稳定的t相(t-ZrO_2、t-Zr_(0.82)Y_(0.18)O_(1.91)、t-Zr_(0.82)Ce_(0.18)O_2)和c相(c-CeO_2),并保持纳米组织结构,平均晶粒尺寸为45nm,其抗热震性能和氧化性能要高于纳米ZrO_2-8wt%Y_2O_3涂层.     

粉煤灰-水泥基地质聚合物复合泡沫材料的研制

建筑物节能是当前世界范围的重大课题,无机泡沫材料因具有隔热、保温、隔声、防火功能而成为节能材料领域的主要发展方向。以工业废渣粉煤灰部分取代硅酸盐水泥,研究了粉煤灰-水泥基地质聚合物复合泡沫材料的制备技术,考察了水灰比、发泡剂、聚羧酸减水剂、碱复合激发剂对泡沫材料成型、密度及强度的影响。以H_2O_2为发泡剂,十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)和羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose,HEC)为复合稳泡剂,聚羧酸为减水剂,单独将Na_2Si O_3作为激发剂或将KOH/Na_2Si O_3作为复合激发剂,成功制得密度约0.80 g/cm~3、抗压强度约2 MPa的粉煤灰-水泥基地质聚合物泡沫材料,探讨了地质聚合物结构的形成及其增强机制,为提高不烧泡沫水泥的强度与使用可靠性提供了一条新的技术途径。     

[Li,La]TiO_3包覆锂离子电池用正极材料LiMn_2O_4的电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法在锰酸锂(LiMn_2O_4)正极材料表面包覆一层[Li,La]TiO_3(LLTO),通过XRD、SEM、EDS等对LLTO包覆LiMn_2O_4材料的晶体结构、形貌及组成元素进行表征分析,并对其电化学性能进行了研究。结果表明:改性后的尖晶石LiMn_2O_4无杂相出现,循环性能稳定;在1C电流倍率条件下循环200次后,1.5%LLTO包覆的LiMn_2O_4材料在所有改性样品中循环性能最佳,其比容量为106.1mAh/g,高于空白LiMn_2O_4的92.7mAh/g,容量保持率高达90.8%,高于空白LiMn_2O_4的74.1%。