反应烧结法制备高强度多孔氮化硅陶瓷

以硅粉(Si)为起始原料,氧化钇(Y2O3)为烧结助剂,利用干压成型工艺制备出不同气孔率的多孔硅坯体,通过反应烧结得到高强度多孔氮化硅(Si3N4)陶瓷.研究了Y2O3添加量在不同升温制度下对于氮化率的影响,以及1500~1750℃后烧结对多孔材料强度的影响.结果表明:添加9%Y2O3的样品具有较高的氮化率,主要是Y2O3与Si粉表面的SiO2在较低的温度下反应生成了Y5Si3O12N.在不同的反应条件下可得到气孔率为30%~50%,强度为160~50MPa的样品.在1750、0.5MPa N2气压下对样品进行后处理,α-Si3N4完全转变成柱状β-Si3N4,晶型转变有利于强度提高,气孔率为46%的多孔Si3N4其强度可达140MPa.     

反应烧结制备Si_3N_4/SiC复相陶瓷及其力学性能研究

以两种不同配比Y2O3/Al2O3(A,2:3;B,3:1,总量15 wt%)为烧结助剂,通过添加不同质量分数的SiC粉体,反应烧结制备了高强度的氮化硅/碳化硅复相陶瓷。并对材料的相组成、相对密度、显微结构和力学性能进行了分析。结果表明:在1700℃保温2 h情况下,烧结助剂A与B对应的样品中α-Si3N4相全部转化为β-Si3N4;添加5wt%SiC,烧结助剂A对应样品的相对密度达到最大值94.8%,且抗弯强度为521.8 MPa,相对于不添加SiC样品的抗弯强度(338.7 MPa)提高了约54.1%。SiC能有效改善氮化硅基陶瓷力学性能,且Si3N4/SiC复相陶瓷断裂以沿晶断裂方式为主。     

定向排布层状SiC晶须补强Al2O3复相陶瓷的制备及其性能

利用流延成型和热压烧结工艺制得了晶须高度定向排列的层状Ａｌ２Ｏ３基复相陶瓷。讨论了分散剂、ｐＨ值等对浆料粘度的影响。分析了流延成型过程中刀片的运动速度和剪切强度对晶须定的影响。测定了不同取向角下材料的强度和韧性，结果表明：材料和力学性能强烈依赖取向角，随取向角增大，强度和韧性逐渐降低。     

粉煤灰基X型沸石分子筛的合成制备及其去除氨性能研究

粉煤灰是燃煤电站的主要副产物,是全球性的重大环境问题,对公众健康和环境污染构成威胁.本研究提出了一种利用工业废弃物粉煤灰合成制备X型沸石分子筛的有效工艺,系统分析了不同条件下,固体碱预处理和引入晶种对合成X型沸石分子筛性能的影响,探讨了X型沸石分子筛对铵离子去除率的影响.结果表明:OH-浓度、Si/Al比、固液比、陈化时间和晶化时间对合成X型沸石分子筛的最化条件分别为0.75 mol/L、2.8、9 mL/g、0.5 h和10 h,实现了对NH+4的高效去除.有效降低了分子筛制备成本,实现了粉煤灰的资源化、高值化利用,实现"以废治废"双赢目标.     

Pd掺杂对SnO_2气敏性能的影响

在气体传感器中金属Pd被广泛用作的催化剂,利用直流溅射和浆料涂覆的方法制备出SnO2气敏元件,在氧气氛中通过直流溅射对SnO2元件进行Pd掺杂,并对用不同制备方法所得元件的电导、灵敏度等进行比较。结果表明:Pd掺杂降低了元件的电导,并使得电导峰出现的位置从460℃转移到260℃和180℃,这和样品的制备方法有关。Pd掺杂有利于提高SnO2元件的灵敏度,特别在低温区(100~250℃)对不同气体的灵敏度有几十倍提高。     

液相烧结碳化硅陶瓷的原位研究（英文）

采用原位分析设备与传统方法相结合的方式研究了以Al2O3和Y2O3为烧结助剂的Si C陶瓷的液相烧结过程。通过高温实时观测炉对样品在测试过程中的收缩曲线以及形貌变化进行了表征,以及对液相形成过程的模拟进行了观测。采用传统分析方法研究了样品的相对密度、抗弯强度、物相组成以及微结构演变从1640℃到1920℃以40℃为间隔的变化情况。研究发现,液相明显开始起作用的温度在1640℃到1680℃之间。经典的液相烧结三阶段理论可以通过微结构以及相对密度等的分析来得到验证。该烧结体系的最佳烧结温度确认为1880℃,最高密度为(99.46±0.37)%,最大强度为(650±26)MPa。     

原位引入BN-SiC燃烧合成Si3N4-BN-SiC复合材料

Si₃N₄-BN-SiC复合材料以其良好的力学性能和抗氧化性能而具有良好的工程应用前景。本研究以Si、Si₃N₄稀释剂、B₄C和Y₂O₃为原料, 采用燃烧合成法成功制备了Si₃N₄-BN-SiC复合材料。通过Si、B₄C和N₂气之间的反应, 在Si₃N₄陶瓷中原位引入BN和SiC, 制备的Si₃N₄-BN-SiC复合材料由长棒状的β-Si₃N₄和空心球形复合材料组成。实验研究了空心球微结构的形成机理, 结果表明, 生成的SiC、BN颗粒及玻璃相覆盖在原料颗粒上, 当原料颗粒反应完全时, 形成空心球形微结构。并进一步研究了B₄C含量对Si₃N₄-BN-SiC复合材料力学性能的影响。原位引入SiC和BN在一定程度上可以提高复合材料的力学性能。当B₄C添加量为质量分数0~20%时, 获得了抗弯强度为28~144 MPa、断裂韧性为0.6~2.3 MPa·m ^1/2, 杨氏模量为17.4~54.5 GPa, 孔隙率为37.7%~51.8%的Si₃N₄-BN-SiC复合材料。     

籽晶添加对氮化硅陶瓷显微结构与力学性能的影响

以不同配比的Y2O3-Al2O3为烧结助剂,通过添加3wt%的单分散β-Si3N4籽晶,采用气压烧结制备了氮化硅陶瓷,并对所得材料的相组成、密度、室温和高温力学性能及显微结构进行了研究.结果表明:不同烧结助剂配比的α-Si3N4粉体在1800℃保温2 h即全部转化为β-Si3N4,且各烧结体的相对密度都达到了97%以上.在6wt%Y2O3和4.5wt%Al2O3为烧结助剂时,添加3wt%籽晶的样品其室温强度和1200℃高温强度分别提高了20%和16%,断裂韧性提高了8%.     

聚乙二醇/聚(β-羟基丁酸酯)两嵌段共聚物的合成及表征

为改进聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)的结晶性和亲水性,通过聚乙二醇单甲醚(MPEG)的端酰氯基团和聚(β-羟基丁酸酯)的端羟基基团的官能团反应,制备了聚乙二醇/聚(β-羟基丁酸酯)两嵌段共聚物。通过红外光谱、核磁、X射线衍射、差热分析和凝胶渗透色谱等手段,证明制备了嵌段共聚物。吸水实验表明,材料的亲水性得到了明显的改善。     

花形氧化锌光催化剂的制备

介绍了一种简单的由Na2CO3和ZnSO4·7H2O在无表面活性剂条件下，沉淀反应制备花形氧化锌的方法。用甲基橙作为模型化合物研究了产物在紫外灯下的光催化降解性能。使用扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱和紫外光谱等手段对产物结构进行了表征。X-射线衍射结果表明制备的产物为氧化锌，扫描电镜的结果表明氧化锌的形貌是由纳米片组成的花形微米球。