莫来石晶须前驱体含量对原位生长莫来石/刚玉轻质耐火材料性能的影响

将铝矾土和高岭土天然矿物原料作为主体原料引入到莫来石晶须前驱体和烧结坯料配方中,采用莫来石晶须前驱体原位制备莫来石-刚玉轻质耐火材料。利用XRD,SEM以及相应的EDS等手段对莫来石-刚玉质耐火材料进行表征分析,研究莫来石晶须前驱体与莫来石烧结体的质量比对莫来石/刚玉质耐火材料性能和微观结构的影响。结果表明:当莫来石晶须前驱体与烧结体质量比为50:50时,样品的抗折强度达到最大值55.9MPa,并且其第一热应力断裂抵抗因子达到最大值54.4。     

Sol-Gel工艺合成莫来石粉作为三维氧化物纤维增强复合材料多孔基体的应用研究（英文）

利用sol-gel工艺以双相Al_2O_3-SiO_2溶胶为原料,制备了近化学计量比的斜方莫来石陶瓷粉。然后,利用浆料浸渍-烧结结合sol-gel工艺制备了三维NextelTM440纤维增强多孔莫来石(N440/p-M)陶瓷基复合材料。对莫来石粉末块体陶瓷和N440/p-M复合材料的性能进行了研究。结果表明:1200和1300℃煅烧的莫来石粉末块体陶瓷具有相似的孔隙率,且都表现为典型的多孔结构;由于相邻纤维束丝的遮挡效应,N440/p-M复合材料中的莫来石陶瓷粉沿浸渍方向呈梯度分布;相比于致密基体复合材料而言,N440/p-M多孔基体复合材料表现出典型的韧性断裂行为,且力学性能较优;大量的基体附着在N440/p-M复合材料断口拔出纤维的表面,表明基体裂纹能够有效地在基体中的微孔中传递,并在纤维/基体界面发生偏转。     

WO3-Nb2O5电纺异质结纳米纤维的制备及其光催化性能

采用静电纺丝技术结合高温煅烧制备了一系列具有不同W/Nb摩尔比的WO3-Nb2O5电纺异质结纳米纤维,探究了WO3-Nb2O5电纺异质结纳米纤维的结构、性质及WO3含量对其光催化性能的影响。结果表明,WO3的引入明显改善了光催化剂的光吸收能力并有效抑制了光生载流子的闭合。在以甲基橙作为目标污染物的光催化降解实验中,WO3-Nb2O5电纺异质结纳米纤维展现了优良的光催化性,当W/Nb摩尔比为15%时,WO3-Nb2O5电纺异质结纳米纤维的光催化活性最高。在可见光照射150 min后,其对甲基橙的降解率达到96.4％,动力学常数为0.0222 min-1,分别是纯Nb2O5和WO3纳米纤维的13.1和5.8倍。     

莫来石纤维复合网络二级结构的可控化研究

莫来石纤维复合网络结构在弹性、导热及吸附性能方面都具有独特的优势,其纤维表面二级结构的可控调节是进一步拓展其应用的关键。本文以莫来石纤维,铝硅溶胶和氟化铝为原料,通过控制热处理条件,研究了不同热处理温度下铝溶胶、硅溶胶及Al F3的混合粉末和莫来石纤维与以上粉末复合材料的物相及结构变化规律,结果表明:莫来石纤维和铝硅溶胶,氟化铝粉末按一定比例混合,在700、800、1000℃热处理可分别得到莫来石纤维与流苏状莫来石、棒状氟黄玉、莫来石晶须三种二级结构复合的网络结构。     

温度对硫酸钠熔盐中合成莫来石晶须的影响

以硫酸铝和二氧化硅为原料,硫酸钠熔盐作为介质,进行了在不同温度下合成莫来石晶须的试验.利用XRD、DSC、SEM等手段对合成晶须的相组成、结构和形貌进行了研究.结果表明:在800 ℃时莫来石开始成核,900 ℃时大量形成莫来石,1000 ℃合成反应基本完成,1100 ℃以上合成的莫来石开始分解,在1200 ℃时莫来石晶须大部分被分解.莫来石晶须的形貌与尺寸强烈地取决于合成温度.在本实验体系中,当合成反应温度在1000 ℃左右时,可获得直径在50～100 nm,长度约3～8 μm的莫来石晶须.     

莫来石纤维对氧化铝陶瓷性能的影响

选用莫来石纤维为增强体,通过添加适量的烧结助剂,制备莫来石纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料,探讨了不同烧结温度和不同纤维含量对复合材料性能的影响规律.结果表明:莫来石纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的相对密度、弯曲强度和断裂韧性随烧结温度和纤维含量的增加先增大后减小,当烧结温度为1450 ℃、纤维含量为15%时,复合材料的弯曲强度、断裂韧性最高,复合材料弯曲强度和断裂韧性分别达到502.36 MPa和3.48 MPa·m~(1/2),比基体材料分别提高63.8%和54.7%;相对密度达到98.41%.纤维的拔出和脱粘消耗了大量的能量,是莫来石纤维增强氧化铝陶瓷复合材料力学性能提高的主要原因.     

原位反应烧结制备高强度多孔莫来石支撑体

以粘土矿物和工业氧化铝为原料,通过高温原位反应烧结工艺制备了高强度多孔莫来石支撑体.研究发现针状结构莫来石晶须的原位生成,使多孔莫来石支撑体具有较高的机械性能和良好的孔结构,孔隙率在34.1%时,其抗折强度达到110.7 MPa.开孔孔隙率随烧成温度的升高而降低,平均孔径和孔径分布及三点抗折强度则随烧成温度的升高而增大.高温下,硅铝酸盐熔融相的存在是针状莫来石晶须形成的必要条件,长石的存在起到熔融助剂的作用,为针状莫来石的形成提供了一个液相环境.     

SiO2-Al2O3-FeO体系中制备莫来石连续纤维

以Al2O3、SiO2、Fe2O3、Fe粉末为原料,通过熔融拉丝法制备了多晶莫来石连续纤维;通过XRD、SEM及EDS分析,讨论了莫来石纤维的形成过程及机理.结果表明,采用熔融法从SiO2-Al2O3-FeO体系中能够制备出组织形态为针状的莫来石连续纤维;含有一定玻璃相的纤维在20%的氢氟酸溶液中浸泡,烧结后能够得到莫来石质量分数较高的连续纤维.     

北工大成功开发新素材刀具与磨具

近年来，陶瓷(SiC)晶须(细纤维)和类金刚石(DLC)薄膜因其引人注目的机械与物理化学特性如高硬度(与金刚石接近)、高耐磨性等以及晶须的高强度(韧性好)及与基质材料良好的相容性，因而晶须、DLC薄膜分别被广泛地用作于金属、陶瓷及塑料等复合材料的强化材料及机械零部件和工具的涂附材料。北京工业大学留日留韩归国学者魏源迁博士成功开发了定向排列晶须增韧A12O3陶瓷刀片和定向排列晶须磨具与类金刚石(DLC)纤维磨具新素材刀具与磨具。     

熔盐法制备氧化锆-莫来石复合粉体

以锆英石为原料，采用熔盐合成法制备出了氧化锆-莫来石复合粉体。首先以锆英石和碳酸钠在900℃下煅烧3h制备出Na2ZrSiO5，然后将其与硫酸钠、硫酸铝在1000℃下保温3h制备出氧化锆．莫来石复合粉体。产物经X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）检测，复合粉体中莫来石呈晶须状，直径50～100nm，长度2-5μm。ZrO2呈球状颗粒，直径50～100nm。以该方法制备氧化锆-莫来石复合粉体具有产物纯度高，合成温度低等特点。     

晶须增韧等离子喷涂陶瓷涂层的可控制备与力学性能研究

针对新一代航空发动机和重型燃气轮机对长寿命、高韧性热障涂层的迫切需求,本文通过喷雾造粒法制备了长径比为10的ZrO2晶须复合YSZ喷涂粉末,采用SAPS技术制备了YSZ/ZrO2晶须増韧陶瓷复合涂层,对复合涂层的工艺参数进行优化,研究了熔融指数对陶瓷复合涂层微观结构的影响规律;通过狭缝法收集单个摊片的实验,阐明了ZrO2晶须增韧YSZ陶瓷涂层的形成机理,建立了晶须増韧陶瓷涂层的微观结构与热力学性能的内在关系。基于晶须弥散分布于复合涂层未熔颗粒区的特征,相比纳米结构YSZ涂层,YSZ/ZrO2晶须増韧陶瓷复合涂层的断裂韧性与热循环寿命均提高一倍。     

ZrO2陶瓷与莫来石纤维叠层材料的连接

分别采用凝胶注模叠层连接法和浸渍抽滤叠层连接法制备ZrO2陶瓷与莫来石纤维叠层材料。通过叠层材料的实物照片和连接处过渡层的SEM照片研究过渡层的连接效果,并通过XRD测试分析过渡层的元素分布来探索过渡层的连接机制。结果表明,凝胶注模法和浸渍抽滤法都可以将ZrO2陶瓷与莫来石纤维连接在一起,为叠层材料的连接和制备提供了新的手段。     

熔盐介质对合成莫来石晶须的影响

采用硫酸铝和氧化硅为原料,分别以氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠盐为熔盐介质,在1000℃下保温3 h,进行了合成莫来石晶须的研究.合成产物经X射线衍射分析发现,在氯化钠熔盐中合成的产物中莫来石含量较少,在氯化钾中合成产物中莫来石含量较高,而在硫酸钾、硫酸钠熔盐中可合成出纯度高的莫来石晶须.经扫描电镜分析发现,在不同盐中所合成的莫来石晶须形貌差异较大.根据熔盐的性质,探讨了熔盐介质对莫来石晶须形貌的影响,认为在相同的合成条件下,熔盐的种类是合成莫来石晶须的主要影响因素.     

酸洗粉煤灰烧结莫来石陶瓷及其力学性能

以酸洗粉煤灰为原料,铝溶胶为铝源,烧结制备了莫来石陶瓷。利用X射线衍射和场发射扫描电镜等分析了莫来石陶瓷的晶体结构与微观形貌,研究了烧结温度和铝溶胶添加量对莫来石陶瓷的烧结行为、析晶过程以及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,陶瓷体积密度、莫来石含量以及抗弯强度先增大后减小;随着铝溶胶添加量增大,陶瓷体积密度和莫来石含量持续增大,但抗弯强度和维氏硬度先增大后减小。酸洗粉煤灰中添加17.7%铝溶胶,1200℃烧结时莫来石陶瓷综合性能最佳,体积密度为2.67 g/cm^3,结晶度和莫来石含量分别为83.4%和50.2%,陶瓷抗弯强度和维氏硬度分别达到137.6 MPa和7.97 GPa。     

用一维金刚石制备氧化铝基复合陶瓷基板

晶须或纤维是材料补强增韧的有效原料,近年来一直是新材料研究的热点,目前,主要的品种包括碳纤维、SiC晶须、钛酸铝晶须、氧化铝晶须等。传统的Al2O3或AlN低温共烧复合基板,由于玻璃等烧结助剂的加入,陶瓷基板可以实现在900℃以下的温度烧结,但基板导热率也由于玻璃的加入而显著降低。研究表明:高导热的纤维在复合材料中相互搭接形成三维导热网络,可以显著增加复合材料的热导率。金刚石是世界上导热性能最好的材料,本研究探讨了采用一维金刚石作为导热高速网络材料制备金刚石-氧化铝陶瓷基板的可行性。     

连续电纺纳米纤维自动调匀控制方法

目前在连续电纺纳米纤维的制备过程中,难以保证纤维直径的高均匀度,制备的纳米纤维在高性能场合应用需要进行第二道调匀工序。为了解决这一问题,通过建立纳米纤维收集辊运动控制模型,提出一种偏振误差补偿方法,有效解决了由纤维收集辊转动微偏震造成的纤维直径不均匀的问题,实现了纳米纤维的自动调匀,制备的纳米纤维直径均匀度达到99.9%。     

气电纺制备新型纳米材料及骨细胞相容性研究

探索纳米羟基磷灰石（n—HA）与聚醚砜（PES）电纺的最佳比例，制备新型纳米材料，并探讨其骨细胞相容性。分别以n-HA／PES：20／80，15／85，10／90（质量分数，下同），PES22％为电纺的比例，用N，N．二甲基甲酰胺（DMF）作溶剂，通过气电幼的方法制备了纳米羟基磷灰石与聚醚砜的复合纳米材料，运用扫描电镜、X射线能谱分析等方法进行检测，并在制得的纳米材料上接种成骨细胞，发现当n—HA与PES比例为10／90时，纺丝效果较好，纤维分布均匀；接种成骨细胞后，与阴性对照组比较，细胞在增殖上具有优势。从而证明气电纺制备的n—HA／PES纳米材料具有良好的骨细胞相容性。     

三维互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料的制备工艺

首先利用选择性激光烧结技术快速制备三维多孔石墨骨架,随后对其进行二次固化、碳化、真空压力浸渍硅溶胶等后处理,再将低粘度高固相水基陶瓷浆料注入其中,经冷冻干燥、高温烧结后获得三维互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料.结果 表明,对多孔石墨骨架进行浸渍增强改性处理以及控制陶瓷坯体的干燥收缩率和烧成收缩率有利于保证三维复合材料的结构完整性,最终成功地制备出了抗压强度为28.28 MPa、导热系数为2.06 W·m-1·K-1、密度仅为1.23 g/cm3的互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料,其兼具有石墨相和陶瓷相的各自优点.     

高致密莫来石—玻璃陶瓷内衬钢管的研究

采用 Ａｌ、 Ｆｅ２ Ｏ３ 、 Ｓｉ Ｏ２ 和助燃剂组成的复合自蔓延体系,自蔓延离心法制备了莫来石玻璃陶瓷内衬钢管。对陶瓷层孔隙率和组织结构进行了分析,讨论了高致密陶瓷层合成的影响因素。结果表明,陶瓷层显微组织为莫来石和玻璃相基体,最低孔隙率为３．３％ 。     

电纺丝法制备BaTiO_3纳米纤维

典型钙钛矿结构的BaTiO_3是电子陶瓷元器件的基础材料.它具有独特的电学、磁学、光学特性,如:压电效应、巨磁电阻效应、热释电现象等,目前已经大量用于电子器件的生产中.钛酸钡纳米纤维作为新的一维纳米钛酸钡材料有着潜在的微器件应用前景.采用电纺丝和溶胶-凝胶相结合的方法制备了一系列不同直径的钛酸钡纳米纤维,在此基础上研究溶胶-凝胶制备的前驱体溶胶中乙醇含量对纤维直径和微观形貌的影响.