凝胶注模工艺制备闭孔多孔Al_2O_3基陶瓷

以亚微米Al_2O_3粉末为原料,Mg O为掺杂剂,Si C为高温发泡剂,利用Al_2O_3基陶瓷在高温下具有超塑性变形能力的特点,采用凝胶注模工艺制备了闭孔多孔Al_2O_3基陶瓷.研究了不同Si C含量对Al_2O_3基陶瓷烧结密度、开口气孔率、闭口气孔率及微观结构的影响,考察了Al_2O_3基陶瓷的物相组成及气孔孔径的分布和大小,并且与传统的球磨混合工艺进行了对比.研究结果表明,坯体中Mg O与Al_2O_3反应完全,多孔陶瓷的物相组成为Al_2O_3和Mg Al2O4,并伴有少量的SiO_2晶相存在.随着Si C含量的增加,其烧结密度和开口气孔率逐渐降低,闭口气孔率逐渐增加.与球磨混合工艺相比,凝胶注模工艺制备的Al_2O_3基陶瓷中闭口气孔的孔径大小和分布更加均匀.     

稀土氧化物添加量对激光熔覆磷酸钙陶瓷涂层组织性能的影响

β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)被视为优良的生物活性材料。本文利用激光熔覆技术在钛合金(Ti6Al4V)表面制备一层含β-TCP和HA的稀土氧化物掺杂磷酸钙陶瓷涂层,通过光学显微镜(OM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和显微硬度计分别对陶瓷涂层的结合界面、物相、表面形貌及显微硬度进行分析。试验结果表明:基材与陶瓷层呈冶金结合,熔覆试样可分为基材、热影响区、合金化区及陶瓷熔覆层4个区域;当La2O3添加量为0.6%(质量分数)时,涂层主要含CaTiO_3,Ti O,β-TCP和HA等物相;通过扫描电镜观察涂层表面形貌,发现稀土氧化物La_2O_3的含量对涂层裂纹敏感性有较大影响,当稀土氧化物La_2O_3添加量为0.6%时,涂层表面较为平整,存在少量孔洞及裂纹,此时涂层硬度最大,达到HV 1971。     

氧化铁掺杂对氧化锆陶瓷组织与抗弯强度的影响

在高纯钇稳定氧化锆(yttrium stabilized zirconia,即Y-TZP)多晶陶瓷粉末中掺杂0~1%Fe_2O_3(掺杂量为质量分数,下同),通过压制与烧结制备Fe_2O_3掺杂氧化锆陶瓷,研究Fe_2O_3对陶瓷密度、相组成以及抗弯强度的影响。结果表明,Fe_2O_3掺杂使ZrO_2产生晶格畸变,并使ZrO_2陶瓷的相组成发生改变,四方相含量(t-ZrO_2)增多。不添加Fe_2O_3时,Y-TZP陶瓷的单斜相(m-ZrO_2)和四方相(t-ZrO_2)含量(质量分数,下同)分别为64.1%和35.9%,随Fe_2O_3逐渐增加至1%,m-ZrO_2的含量降低至22.6%,t-ZrO_2含量相应增加至75.9%。在部分稳定氧化锆中掺杂适量Fe_2O_3有利于提高陶瓷的性能,随掺杂量从0.2%增加至0.6%,Y-TZP陶瓷的相对密度由98.89%增加至99.30%,抗弯强度由482 MPa增加至569 MPa;而当Fe_2O_3含量进一步增加至1.0%时,相对密度下降至97.90%,抗弯强度降至510 MPa。     

Al(NO_3)_3对白云石烧结性能和抗水化性能的影响

在天然白云石中添加不同比例的Al(NO_3)_3,采用二步煅烧法制备镁钙砂,研究Al(NO_3)_3添加量对白云石烧结性能和抗水化性能的影响。结果表明,在1 600℃保温3 h,没有添加Al(NO_3)_3时,镁钙砂试样的烧结密度为3.17 g/cm3,显气孔率为4.9%,抗水化增重率为3.1%,粉化率为20.1%,MgO的晶粒尺寸为2.92μm;添加Al(NO_3)_3后,由于Al(NO_3)_3在高温分解产生Al_2O_3,Al_2O_3在高温下会和CaO发生反应,生成3CaO2·Al_2O_3,在高温下形成液相,促进试样烧结,当添加0.30%Al(NO_3)_3(质量分数)时,试样的烧结密度为3.24 g/cm~3,显气孔率为3.8%,抗水化增重率为2.0%,粉化率为15.6%,MgO的晶粒尺寸为3.48μm。     

烧结助剂中CaO质量分数及烧结温度对氧化铝基微波陶瓷性能的影响

选用CaO–SiO_2–TiO_2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。研究了烧结助剂中CaO质量分数以及烧结温度对Al_2O_3基微波陶瓷的相组成、微观结构和介电性能的影响。结果表明:添加含CaO烧结助剂的Al_2O_3陶瓷中,出现了CaAl_(12)O_(19)第二相,相含量随着CaO质量分数的增加而增加;随着烧结助剂中CaO质量分数的增加,Al_2O_3陶瓷试样介电常数增大,品质因数先升高后降低。随着烧结温度的升高,Al_2O_3陶瓷相对密度和品质因数先升高后降低,介电常数和谐振频率温度系数增大。当烧结温度为1450℃、烧结助剂中CaO质量分数为0.4%时,烧结体的相对密度达到最大值98.61%,介电常数为9.88,品质因数值为21957GHz,谐振频率温度系数为-21.353×10~(-6)/℃。     

La_2O_3对微波烧结Cu_(20)Fe_(80)合金组织性能的影响

采用机械合金化和冷压微波烧结法制备了Cu_(20)Fe_(80)合金,研究了La_2O_3添加对Cu_(20)Fe_(80)合金组织性能的影响,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备观察和分析Cu_(20)Fe_(80)合金组织形貌和相组成,并测定了合金的致密度和硬度。结果表明:Cu_(20)Fe_(80)合金粉体呈层片状,随La2O3质量分数的增加,合金粉体得到细化,机械合金化程度增强;Cu_(20)Fe_(80)合金粉体的冷压压坯组织呈层片状,随La_2O_3质量分数的增加,压坯致密程度和成型性提高;微波烧结后组织呈现层片状,随La_2O_3质量分数的增加,空隙先减少后增加,烧结组织致密度和硬度先提高后减小;综合分析,La_2O_3最佳添加量为0.2%。     

添加Nd_2O_3对白云石烧结性能的影响

添加不同比例Nd_2O_3到天然白云石中,采用二步煅烧法制备镁钙材料,研究了Nd_2O_3对白云石烧结性能的影响。结果表明,1 600℃烧结3 h条件下,没有添加Nd_2O_3的试样的体积密度为3.25 g/cm~3,显气孔率为3.8%,MgO晶粒尺寸为3.82μm;添加0.75%(质量分数)Nd_2O_3时,由于Nd_2O_3和MgO、CaO发生固溶反应,降低了其晶粒生长活化能,试样的体积密度提高为3.33 g/cm~3,显气孔率下降为2.8%,MgO晶粒尺寸增大至4.53μm。     

基于红土镍矿的Fe-Ni-H-O体系还原行为研究

对印尼红土镍矿的基础特性研究发现:矿中Ni质量分数为1.4%,Fe质量分数为13.3%,SiO_2和MgO的质量分数之和超过60%;其主要矿相包括利蛇纹石((FeMg)_3Si_4O_(10)(OH)_2)、顽辉石(CaMgSi_2O_6)、石英(SiO_2)等。基于镍矿中Fe、Ni氧化物(NiO、Fe_2O_3、NiFe_2O_4和NiO+Fe_2O_3)的气基还原过程,对Fe-Ni-H-O进行非等温动力学研究发现:Fe、Ni氧化物组合的反应速率由大到小为Fe_2O_3NiFe_2O_4NiO+Fe_2O_3NiO,而且体系中Ni的产生对于Fe还原有显著的促进作用。因此,控制合理的还原温度,维持合适的还原剂体积浓度,可实现镍矿中Ni和Fe的选择性还原。     

用冶金级氢氧化铝制备高纯氢氧化铝及氧化铝

研究了从冶金级氢氧化铝重溶后的铝酸钠溶液中脱除杂质硅和铁并制备高纯氢氧化铝和氧化铝,考察了脱杂剂CaO及Ca-Al水滑石用量、反应温度、反应时间及Na_2O浓度对脱杂的影响。结果表明:在CaO和水滑石用量均为10 g/L、85～90℃条件下反应2 h,脱杂效果较好,SiO_2、Fe_2O_3质量浓度都可降至2 mg/L以下,种分得到的Al(OH)_3中SiO_2、Fe_2O_3质量分数低于0.003%。将种分得到的氢氧化铝通过水热法处理可深度脱钠,三水铝石转变为一水铝石,晶间及包裹Na_2O返溶于水,Na_2O质量分数可降至0.02%左右。水热产物于1 150℃下煅烧,灼碱质量分数显著降低,Al_2O_3产品纯度在99.9%以上。     

添加ZrO2-SiC复合粉体对Al2 O3 -C质耐火材料抗热震性能的影响

以电熔刚玉、天然石墨以及利用碳热还原法合成的ZrO2-SiC复合粉体为原料制备了Al2O3-C质耐火材料,研究了ZrO2-SiC复合粉体加入量对Al2O3-C质耐火材料抗热震性能的影响.结果表明:添加质量分数为4%的ZrO2-SiC复合粉体试样的显气孔率最低为18.8%;添加6%ZrO2-SiC复合粉体的试样,在1 200 ℃的温度下热震次数达到10次后,其表面并未出现明显裂纹,且其残余耐压强度为16.71 MPa,耐压强度保持率为40.9%,具有良好的抗热震性能.     

自蔓延高温合成陶瓷内衬复合铜管的研究

将自蔓延高温合成技术与离心铸造技术结合，开发了陶瓷内衬复合铜管技术，此技术可在铜管内表面涂敷耐磨性和耐蚀性的陶瓷涂层。为提高陶瓷涂层致密度，韧性和结合强度，并研究了添加剂的影响；实验结果表明，在铝热剂中加入SiO2，CrO3，可提高致密度，加入Na2B4O7可提高结合强度，加入ZrO2可提高断裂韧性。陶瓷内衬复合铜管应用于管坯结晶器，可提高使用寿命，降低成本。     

等离子喷涂制备铁基复合陶瓷涂层的研究

以铝粉和氧化铁粉作原料,采用等离子反应合成技术制备出了金属颗粒增韧的FeAl2O4-Al2O3-Fe复合陶瓷涂层。研究分析了复合涂层的组织及其性能。结果表明：等离子反应合成得到了以层状基体相FeAl2O4与硬质相Al2O3为骨架,球状Fe相弥散分布于基体相上的复合涂层。复合涂层的断裂韧性和结合强度明显优于普通Al2O3涂层,特别是复合涂层的具有较高的耐磨性能。     

铝粉对自蔓延陶瓷内衬钢管陶瓷层的影响

本文研究了不同粒度和不同偏铝量对自蔓延离心陶瓷内衬钢管组织的影响。利用排水法测量了涂层的孔隙度,利用扫面电镜观察了陶瓷层组织。结果表明,随着铝粉粒度的增加,涂层孔隙度增加。偏铝量对陶瓷层组织产生一定的影响,偏铝量0.05时,涂层的孔隙度最低,约为2.1%。当偏铝量为0.10时,可得到基本为氧化铝的陶瓷层。     

添加剂对Cr2O3—Al系SHS反应的影响

研究了添加ＣｒＯ３－Ａｌ、Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ及Ｔｉ－Ｃ的Ｃｒ２Ｏ３－Ａｌ系的燃烧特性。实验发现，添加ＣｒＯ３－Ａｌ、Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ时，自蔓燃反应易于引发；体系中混入Ｔｉ－Ｃ添加剂对反应引发不利，但在用纯Ｔｉ－Ｃ作引火剂情况下可以引发。随着ＣｒＯ３－Ａｌ添加量的增加，燃烧温度升高，但添加量大于２０％时，燃烧温度反而下降。燃烧温度随Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＭｇＯ添加量的增加而升高。Ｔｉ－Ｃ添加量的增大对燃烧温度影响不大。燃烧速度随以上添加剂量的增大而增大     

渣系碱度对含碳球团渣相组成和渣铁分离的影响

采用煤基直接还原熔分技术和FactSage热力学分析软件以及XRD分析手段,研究了渣系碱度wCaO/wSiO2对高铁铝土矿含碳球团渣相组成和渣铁分离效果的影响。实验结果表明,渣系碱度对含碳球团的渣系组成和渣铁分离效果有重要影响。当碱度为1.0和1.5时,粒铁尺寸最大,渣铁的分离效果最好,粒铁收得率分别为91.55%和91.86%;当碱度为0.5时,粒铁尺寸较小,渣铁分离效果较差,粒铁收得率为65.43%。当碱度为2.0时;粒铁尺寸最小,渣铁分离效果最差,粒铁收得率只有44.53%。XRD分析结果表明,当渣系碱度分别为0.5、1.0、1.5和2.0时,熔分渣的主要组成分别为α-Al2O3-CaAl2Si2O8、α-Al2O3-CaO·6Al2O3-Ca2Al2SiO7、CaO·6Al2O3-Ca2SiO4-Ca2Al2SiO7、Ca2Al2SiO7-Fe2SiO4。FeAl4O7、CaAl4O7以及金属铁在熔分渣中的含量较少。     

电镀锌钢板有机复合涂层的研究

研究一种新型的有机复合涂层钢板（ＫＤ－ＰＣ）,它是以电镀锌（２０ｇ／ｍ＾２）的负板为基板,由内外两层涂层构成,内层为ＣｒＯ３－Ｈ３ＰＯ４－ＳｉＯ２系转化膜,外层由Ｃｒ＾３＋,Ｃｒ＾６＋,ＳｉＯ２及丙烯酸树脂涂料组成,该涂层不仅能有效地阻挡Ｈ２Ｏ,Ｏ２,Ｃｌ＾－对镀锌层的腐蚀,而且还能起到良好的缓蚀作用。     

铁酸盐粘结相熔化速率及对烧结强度的影响

 考察了添加SiO2和Al2O3对铁酸钙（铁酸一钙CaO·Fe2O3和二铁酸钙CaO·2Fe2O3）熔化速率的影响。同时考察了铁酸盐添加SiO2和Al2O3对以其为粘结相的烧结试样强度的影响。试验结果表明：铁酸一钙中添加SiO2和Al2O3促进了熔体的形成;而二铁酸钙添加SiO2和Al2O3则抑制了其熔体的形成。在CF中添加SiO2和Al2O3对烧结试样强度的影响中,当添加w(SiO2)=2%和w(Al2O3)=4%时获得相对较大的烧结强度;而在CF2中添加SiO2和Al2O3则对烧结试样强度有不利影响。     

CeO2对不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的影响

采用高温熔烧法于1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制备掺CeO2的SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层,研究了不同含量CeO2对涂层的抗氧化性、抗热震性和硬度的影响。研究结果表明,含CeO2的不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层能有效阻止不锈钢基体的氧化增重,提高涂层的抗热震性能及硬度。本实验条件下,CeO2含量2.8%时,涂层具有最好的抗氧化性能和抗热震性能。     

高铝铁矿石球团气基还原物相状态研究

在温度为950℃、还原气氛为纯CO条件下,对高铝铁矿石球团进行气基还原,还原时间分别为0、5、10、 20、40、60、80 min以及110 min,以明确各时间段内物相的变化情况。研究结果表明,还原5 min时即出现金属铁、 FeAl 2 O 4 和Fe 2 SiO 4 3种物相,10 min以至更长时间时金属铁峰强度有所增强,而其他2相变化并不明显;另外,该 种铁矿石中氧化铁的逐级还原规律并不明显,当金属铁相过早出现时,Fe 3 O 4 相以及独立存在的浮士体相未检测到。