常压烧结制备Al2O3/SiC纳米复合陶瓷及其显微结构的研究

以微米SiC颗粒和工业氧化铝为原料,采用机械混合法制备Al2O3/SiC复合粉末。将复合粉末煅烧、成型,在1 600℃,2h烧结可制备出Al2O3/SiC纳米复合陶瓷。通过XRD、DSC-TG、SEM和TEM等分析了煅烧和烧结过程中相组成的变化,烧成收缩和微观结构,结果表明:在氧化铝基体中添加80%(质量分数)平均粒径为5μm的SiC粒子,复合粉末经700℃煅烧后再成型,试样于1 600℃烧结,其相对体积质量可达93.8％。SiC粒子主要被包裹在Al2O3晶内形成“晶内型”纳米复合陶瓷。在烧结过程中由SiC氧化形成的SiO2包裹层与基质氧化铝反应形成的无定形莫来石前躯体可大大促进烧结;SiC埋料氧化形成的外壳可有效阻止烧结体内SiC的进一步氧化。     

TiB2粉末化学镀银工艺研究

采用化学镀银法制备Ag/TiB2复合粉末,系统研究NaOH,HCHO,NH.3H2O的加入量及反应时间等参数对包覆粉末质量的影响及TiB2表面改性对AgTiB2材料性能的影响。结果表明:NaOH和HCHO含量的增加可促进Ag的还原反应;pH值的大小对Ag的还原有显著的影响,pH值大可加快反应过程,使Ag的还原更加彻底;NH3.H2O在化学镀银过程中起稳定作用,随着NH3.H2O的增加,使反应液更为稳定,Ag不易发生自分解,但也导致镀银溶液中主盐的Ag不容易被还原,不能获得Ag均匀包覆的TiB2复合粉末;反应时间的延长对于反应后粉末中Ag含量的增加影响并不十分明显。采用化学镀的粉末所制备的Ag/TiB2复合材料的致密度、硬度和电导率分别提高了4.59%,12.20%和7.91%。     

反应烧结制备FeAl/Al2O3复合材料的研究

对不同成分配比的Fe2O3粉和Al粉末生坯分别进行900,1 000,1 100℃烧结,利用自蔓延反应放热和加热炉加热的综合作用制备FeAl/Al2O3复合材料。用扫描电镜、维氏硬度计、M-200型磨损试验机对烧结合金的金相组织、硬度以及磨损性能进行测试。结果表明:Fe2O3-Al在适当配比和烧结温度下,可以合成以FeAl为基体、Al2O3和铝铁金属间化合物为增强相的复合材料;试样烧结前后相对密度受Al含量和烧结温度的影响,Al含量越高,烧结温度越高,相对密度越大;Al的质量分数为40.3%,1 100℃烧结后的样品具有最高硬度和最佳耐磨性能。     

磷酸酸洗对AlN粉体及陶瓷烧结性能的影响

以镁粉和NH_4Cl作为双重辅助添加剂,通过直接氮化法制备出氮化铝粉末,然后通过H_3PO_4酸洗提高粉末的抗水解性能,再高温烧结制备出AlN陶瓷材料。通过XRD和SEM对AlN粉体及陶瓷材料进行物相分析和微观结构表征,并对经磷酸酸洗和未经磷酸酸洗的粉末的烧结性能进行比对研究。结果表明,磷酸酸洗工艺提高了AlN粉末的抗水解性能和烧结性能,AlN陶瓷具有良好的微观结构和较高的致密度。     

低银纳米掺杂Ag/SnO_2触头材料的制备及性能研究

以氧化铜(Cu O)和氧化镧(La2O3)为掺杂剂,采用高能球磨工艺制备纳米Sn O2粉体,再将粉体与银粉(Ag)通过球磨混粉制成银氧化锡复合粉体,分别采用模压工艺和热挤压工艺制成银的质量分数为82%的纳米掺杂Ag/Sn O2触头材料。利用扫描电子显微镜、电导率测试仪、显微硬度仪和热重分析仪对制备的粉体和触头材料进行显微组织观察及性能测试,并分析热挤压工艺对触头材料显微组织和性能的影响。结果表明:经球磨混粉制备的复合粉体中氧化物在银基体中分布均匀;热挤压工艺制备的Ag/Sn O2触头材料的密度、硬度和电导率分别比模压工艺提高6.25%、55.19%和10.75%,热失重百分率减少了1.55%。     

凝胶模板法制备RDX/B/Fe_2O_3纳米复合含能材料

采用溶胶凝胶法制备Fe2O3凝胶模板,加入黑索今(RDX)和硼(B)粉,制得RDX/B/Fe2O3复合湿凝胶,利用超临界CO2流体干燥工艺对其进行干燥,得到RDX/B/Fe2O3纳米复合含能材料。讨论了湿凝胶制备和超临界CO2流体干燥工艺中对凝胶结构和粒子大小的影响因素,获得了最佳制备工艺条件:Fe3+浓度0.20mol·L-1,n(Fe3+)∶n(C3H6O)=1∶15,超临界流体的温度40℃和压力10 MPa,干燥釜升压时CO2流入的速率15L·h-1,干燥釜平衡换气时CO2流体的流速2L·h-1。在此条件下制备得到纳米复合含能材料RDX/B/Fe2O3(质量比为90∶2∶8),利用扫描电镜,差示扫描量热分析了样品的微观形貌和热分解特性,测试了机械感度。结果表明,所得纳米含能材料粒度为30~50nm;RDX/B/Fe2O3分解放热起始温度比原料RDX提前了7℃,放热量提高了885J·g-1,机械感度H50=40.8cm。     

煅烧温度对SiC-Al2O3-Y2O3复合粉体分散性与烧结性的影响

为获得具有良好使用性能的碳化硅基陶瓷复合材料,以亚微米级Si C粉体和分析纯的Al(NO_3)_3与Y(NO_3)_3为主要实验原料、氨水为沉淀剂,用共沉淀包覆方法制备Si C-Al_2O_3-Y_2_O3纳米复合粉体,对复合粉体前驱体的DTA进行分析,并研究其在煅烧过程中的物相变化,以及煅烧温度对复合粉体的分散性和烧结性的影响。结果表明:Al_2O_3和Y_2O_3反应生成新相YAG,当YAG质量分数为10%、煅烧温度为600℃,复合粉体的烧结性能最好。     

起始粉末粒径对Al2O3-TiC陶瓷力学性能的影响

热压烧结制备了Al2O3和Al2O3-TiC复合陶瓷。研究了起始粉末粒径对Al2O3-TiC复合陶瓷力学性能的影响。试验结果表明,添加TiC显著地提高了氧化铝陶瓷的力学性能,σf和K1c分别提高了70％和90％。其中大颗粒TiC对氧化铝陶瓷的增韧尤为有利,其裂纹偏转增长了扩张路径,提高了材料的断裂抗力。     

一种Ti3AlC2陶瓷材料的制备方法研究

采用机械球磨和热处理方法制备Ti3Al粉体,并将Ti3Al和C反应烧结制备Ti3AlC2陶瓷材料。将Ti、Al的摩尔比为3∶1的混合粉末,球磨20 h后经750℃热处理40 min得到质量分数达到98.54%的Ti3Al金属间化合物;然后采用Ti3Al和C的摩尔比为1∶2为原料,进行反应烧结制备Ti3AlC2,在1 300℃保温60 min,可得到试样中Ti3AlC2的质量分数为96.4%。研究得出Ti3AlC2的合成路径即在反应过程中先生成Ti2AlC和TiC两相,然后二者反应合成Ti3AlC2相。     

Al2O3/Fe金属基复合材料的制备工艺及性能研究

为提高铁基复合材料的耐磨性能和降低生产成本,采用粉末冶金法制备Al2O3/Fe基复合材料,研究Al2O3/Fe金属基复合材料制备工艺及性能。结果表明:Al2O3/Fe基复合材料的硬度随着成型压力的增加先升高后降低,80 MPa时达到最大;随着保压时间的延长而升高,在10 min后升高趋势较小;随着烧结温度的升高而升高,1 600℃后升高趋势较小。通过工艺参数优化,得到成型压力为80 MPa、保压为10 min和烧结温度为1 600℃较适宜,获得的Al2O3/Fe基复合材料的硬度为194HV。     

添加MgB2对铝碳耐火材料抗氧化性能的影响

研究以MgB2为添加剂对铝碳质耐火材料抗氧化性能的影响,并探讨其抗氧化机理。结果表明:MgB2先与CO气体反应生成MgO、B2O3和C,生成的MgO与Al2O3反应生成MgAl2O4,B2O3与Al2O3反应生成Al18B4O33,其对铝碳质耐火材料的抗氧化起到至关重要的作用,原因在于MgAl2O4有一定的体积膨胀,使材料更加致密,限制氧气的侵入;Al18B4O33覆盖在基质表面,阻止材料的氧化。     

添加氧化锆对氧化铝陶瓷的性能的影响

研究了ZrO2对Al2O3力学性能和耐磨性能的影响。将α-Al2O3与采用沉淀法合成的Zr(OH)4混合,凝胶混合物在600℃下煅烧2h。m(Al2O3)∶m(ZrO2)=85∶15的复合材料在1400℃至1650℃之间保温2h常压烧结。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对试样的相组成和显微结构进行分析。结果表明,在1550℃温度下烧成的该复合材料获得了最高的密度、最好的耐磨性能和最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到708MPa和5.8MPa·m1/2。研究结果表明,在氧化铝中添加ZrO2有助于改善氧化铝陶瓷的力学性能和耐磨性能。     

喷雾造粒粉末ZrO_2(Y_2O_3)烧结行为的研究

研究了喷雾造粒粉末ZrO2 (Y2 O3 )的烧结行为。在坯体烧结过程中形成的新团聚体主要由 5 0 0℃之前的升温速度所决定 ,当升温速度大于 2 .5℃ /min时 ,造粒粉中有机物燃烧放出的热量将导致颗粒间的紧密粘连 ,形成团聚体。新生团聚体将影响整个烧结过程 ,实验结果表明 :新生团聚体不仅阻碍烧结 ,同时使坯体的烧结方式发生了变化。即在较低密度下 ,烧结体的致密化速率大幅度减小 ,而主要呈现为以晶粒长大为主的烧结 ,致使坯体内部气孔难以消除 ,并且出现晶粒异常长大。通过研究烧结行为 ,获得了致密烧结、结构均匀氧化锆陶瓷的烧成曲线。     

烧结温度对合成Ti_3SiC_2材料的影响及反应机理的研究

以Ti/Si/C为原料,采用反应烧结方法制备Ti3SiC2材料,并分析反应烧结机理。结果表明,以3Ti/1.2Si/2C为起始原料,烧结温度在1250~1300℃之间,可以得到Ti3SiC2含量90%以上的Ti3SiC2材料。Ti3SiC2的反应合成机理是固-液反应,即:Ti5Si3和β-Ti形成液相,液相再与TiC反应,进而合成Ti3SiC2。     

微波诱导燃烧法制备SrAl2O4:Pr3+荧光粉及其发光性能研究

以微波诱导燃烧法合成SrAl2O4:Pr3+荧光粉,考察Pr3+、尿素用量、柠檬酸用量、不同矿化剂对产物荧光性能的影响,采用XRD、PL等测试方法对产物进行了表征。结果表明:以NaF为矿化剂、Pr3+摩尔分数为2%、尿素质量为10.0 g、柠檬酸用量为2%时合成出了物相纯净、发光性能良好的SrAl2O4:Pr3+荧光粉。     

A1-Mg系多孔材料的烧结工艺与显微组织研究

利用自主研制的原位烧结系统,采用低温反应自熔工艺制备孔缘强化的细微孔径Al-Mg金属多孔材料,并对烧结工艺、显微组织进行研究。结果表明:在437~462℃范围内烧结能得到孔洞结构,但是孔洞体积小、形状不规则,材料的孔隙度也低;超过462℃后得到的孔洞体积较大,孔缘周围生成含Al3Mg2金属间化合物相的强化层;孔洞的数量主要由镁含量决定,而孔洞的大小主要由烧结温度、时间及镁颗粒的大小决定。     

超级电容器电极材料MnO_2的制备及其性能研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了纳米MnO2材料,研究不同焙烧温度和保温时间对样品的影响。XRD分析和SEM分析表明在不同温度(350～500℃)下焙烧,得到的是低价态的锰氧化物(Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)),通过酸化处理可得到Mn(Ⅳ)价态的氧化物;焙烧时间较短时,样品的颗粒较小,比表面积较大,循环伏安和恒流充放电试验得出保温3h所得的样品具有较好的电容特性。结果表明,所制备的MnO2电极材料有良好的电化学性能,适于作超级电容器电极材料。