真空下碳热还原法制备碳氧化铝及其形成机制

研究了真空下在1300～1500℃通过氧化铝碳热还原法制备碳氧化铝.结果表明:真空下氧化铝碳热还原法制备碳氧化铝所需的温度明显低于氩气下,1300℃即开始大量生成Al4O4C.形成的冷凝产物均以Al4O4C为主,与原料的反应完全程度无关.最佳制备条件为:n(α-Al2O3):n(C)=2:3,1400℃、20 min时...     

γ-Al2O3和α-Al2O3与其对应的氢氧化物对合成尖晶石的影响

以γ-Al2O3(勃姆石在700℃保温4 h热处理后的产物)、α-Al2O3(Al(OH)3在1 400℃保温4 h热处理后的产物)、勃姆石、Al(OH)3为原料,与轻烧MgO按n(Al2O3):n(MgO)=1的组成配料并制备试样,研究了在800～1 600 ℃下不同氧化铝及其对应的氢氧化物对合成尖晶石的影响.结果表明:γ-Al2O3和α-Al2O3分别同与其对应的氢氧化物为原料的试样具有相似的烧结性能;且以氢氧化物为原料比以氢氧化物煅烧后所得的氧化物为原料更有利于尖晶石的生成,但不利于尖晶石的致密化.     

醇-水法制备Al2O3-ZrO2复合粉体及其表征

以Al(OH)3和ZrOCl2·8H2O为起始原料,以NH4HCO3为沉淀剂,在醇-水混合溶液中获得前驱体,将前驱体在空气中煅烧,制备了Al2O3-ZrO2复合粉体.探讨了不同煅烧温度对Al2O3-ZrO2复合粉体的物相组成和显微形貌的影响.采用综合热分析仪、X-射线衍射仪、扫描电镜等手段对粉体进行表征.结果表明:前驱体中含锆化合物主要以无定形的形式存在,当煅烧温度为600℃时,粉体中出现较强的t-ZrO2衍射峰,Al(OH)3的衍射峰肖失.当煅烧温度增加到1200℃时,粉体中主要存在α-Al2O3和t-ZrO2主晶相衍射峰.前驱体经600℃热处理后所制备的Al2O3-ZrO2复合粉体粒度分布均匀且大多数颗粒在50 ～ 100 nm之间;随着煅烧温度的升高,Al2O3-ZrO2复合粉体颗粒出现长大,且其显微形貌由球状颗粒为主逐渐向球状、片状以及短棒状等多样化结构过渡.     

TiB2-SiC复合粉末的碳热还原法合成及其表征

以TiO2、B4C、炭黑和硅溶胶为原料,采用碳热还原法合成了TiB2 -SiC超细复合粉末.对碳热还原反应过程进行了热力学分析和计算,采用XRD和SEM等研究了反应温度对合成TiB2-SiC复合粉末的物相组成和显微形貌的影响,并对合成的TiB2-SiC复合粉末的氧化性能进行了探讨.结果表明:TiB2-SiC复合粉末合成的适宜条件为在1600℃保温1h.在反应过程中,TiB2先于SiC形成,所合成的复合粉末由球状、片状、短棒状颗粒以及晶须等多样化结构组成.TiB2-SiC复合粉末的氧化过程中,首先是TiB2优先与氧发生反应生成TiO2和B2O3,然后是SiC与氧反应生成SiO2和CO,氧化产物中没有发现低熔点B2O3的存在.     

Al2O3/Fe纳米复合粉体的制备及其陶瓷的性能研究

以纳米α-Al2O3和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用非均相沉淀法制备了Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.经XRD、SEM分析发现:复合粉体前驱体经500 ℃焙烧,在H2中700 ℃还原可以得到纳米Fe包裹Al2O3的纳米复合粉体.粉体分散良好,Al2O3表面的纳米Fe粒子呈非连续状态,颗粒为球形,尺寸为30 nm左右,分布均匀.将复合粉体在热压下(30 MPa)烧结获得Al2O3/Fe复合陶瓷,当加入5mol%Fe时,陶瓷的热压烧结温度比单相Al2O3陶瓷降低将近100 ℃.含量为10mol%Fe的陶瓷样品在1500 ℃热压烧结后,断裂韧性可达到5.62 MPa,与相同条件下烧结的单相Al2O3陶瓷(KIc=3.57 MPa)相比提高了近57%.     

添加纳米铝制备柱状晶结构Al2O3陶瓷

以Al(NO3)3·9H2O、氨水和纳米铝粉为原料,采用液相沉淀包裹法和常压烧结制备出柱状晶结构Al2O3/Al陶瓷材料.利用X射线衍射、透射电镜、热重-差示扫描量热法和Zeta电位仪分析了复合粉体的成分、形貌和性能特征;利用扫描电镜分析了Al2O3/Al复合陶瓷的微观结构.结果表明:pH值调整到6左右有利于获得细柱状结构的前驱体Al(OH)3凝胶.添加纳米Al籽晶可以降低Al2O3的相转变温度,同时,添加的纳米Al粉高温熔化后对柱状晶的形成起促进作用,经1 500℃烧结后Al2O3/Al复合陶瓷的中柱状晶直径为1μm,长径比为5～8,柱状晶比例约为80%左右.     

碳热还原杂化前驱体合成SiC-TaC纳米复合粉体

以五氯化钽(TaCl5)、正硅酸乙酯(TEOS)和葡萄糖(C6H12O6 H2O)为原料制备了葡萄糖复合凝胶,凝胶经过450℃煅烧得到C-SiO2-Ta2O5杂化前驱体,通过碳热还原前驱体,于1200～1500℃合成了SiC-TaC纳米复合粉体,并用X射线衍射扫描电镜和能谱仪对产物进行表征。结果表明:凝胶中无定型的SiO2和Ta2O5可通过Si—O—Ta键合,均匀分布的Si—O—Ta—C长链使得杂化前驱体内部结合成为牢固的互穿网络结构;TaC于1200℃时得到,而SiC可在1400℃开始合成,反应可在1500℃完成。在不同的钽硅摩尔比下,SiC-TaC纳米复合粉体具有差异性形貌。当钽硅比约为0.02时,SiC与TaC纳米晶粒颗粒分布均匀,同质化明显。随着钽硅比的升高,SiC有从球状转变为纳米线状的趋势。     

尿素对前驱物及氮化铝粉末粒度形貌的影响

以硝酸铝 [Al(NO3) 3·9H2 O]、葡萄糖 [C6 H1 2 O6 ·H2 O]为原料 ,利用碳热还原法制备氮化铝粉末 ,研究了尿素对前驱物及其氮化反应产物的组成和显微形貌的影响。研究发现 :尿素不仅可以影响前驱物的组成和显微形貌 ,还对氮化反应产物的显微形貌有重要影响。在溶液里添加尿素后 ,它与硝酸铝发生了低温燃烧合成反应 ,生成了比表面积高的泡沫状前驱物 ,该过程中碳燃烧损失较大。在没有添加尿素的溶液中 ,没有燃烧反应发生 ,碳的损失小 ,生成的前驱物团聚现象严重 ,比表面积低。两种前驱物的氮化反应产物保留了各自前驱物的形貌特征 ,对于不添加尿素合成的前驱物 ,在其氮化反应后所生成的氮化铝粉末板结严重 ;而添加尿素合成的前驱物的氮化反应产物是由球形颗粒组成的软团聚体。利用XRD ,SEM等分析方法对粉末进行了表征     

不同碳酸盐机械合金化法制备尖晶石-碳复合粉体

采用粒度≤74μm、w(MgCO3)=98.84%的工业纯菱镁矿,粒度<74μm、w(MgO)为40.0%～44.5%的分析纯碱式碳酸镁Mg(OH)2.4MgCO3.5H2O,以及粒度≤74μm、w(Al)≥99.9%的金属铝粉为原料,按照n(MgCO3)∶n(Al)=3∶4和n[Mg(OH)2.4MgCO3.5H2O]∶n(Al)=3∶28分别配料,采用机械合金化法,在室温条件下,以240 r.min-1的转速分别研磨15、30、50 h制得尖晶石-碳复合粉体。采用XRD分析、差热-热重分析和拉曼光谱等手段对复合粉体进行表征。结果表明:经过15～50 h的研磨后,两个反应体系中碳酸盐与金属铝粉之间发生原位分解和还原反应,都生成了尖晶石和碳;产物碳具有一定的石墨化程度,并与研磨时间密切相关;菱镁矿与金属铝粉之间生成尖晶石和碳的反应比碱式碳酸镁的快。     

碳热还原杂化前驱体合成SiC–TaC纳米复合粉体

以五氯化钽(TaCl5)、正硅酸乙酯(TEOS)和葡萄糖(C6H12O6H2O)为原料制备了葡萄糖复合凝胶,凝胶经过450℃煅烧得到C–SiO2–Ta2O5杂化前驱体,通过碳热还原前驱体,于1200～1500℃合成了SiC–TaC纳米复合粉体,并用X射线衍射扫描电镜和能谱仪对产物进行表征。结果表明:凝胶中无定型的SiO2和Ta2O5可通过Si—O—Ta键合,均匀分布的Si—O—Ta—C长链使得杂化前驱体内部结合成为牢固的互穿网络结构;TaC于1200℃时得到,而SiC可在1400℃开始合成,反应可在1500℃完成。在不同的钽硅摩尔比下,SiC–TaC纳米复合粉体具有差异性形貌。当钽硅比约为0.02时,SiC与TaC纳米晶粒颗粒分布均匀,同质化明显。随着钽硅比的升高,SiC有从球状转变为纳米线状的趋势。     

钙辅助溶胶-凝胶碳热还原法合成超细氮化铝粉体

以硝酸铝、葡萄糖和硝酸钙为原料,通过溶胶-凝胶工艺获得了组分均匀的Al2O3、C和CaO前驱体,进而利用碳热还原反应合成超细氮化铝粉体,探讨了钙助剂对氮化铝合成温度及粉体颗粒生长的影响规律。结果表明：钙助剂的添加,通过与前驱体中氧化铝在较低温度下发生反应,先后生成CaAl4O7、Ca3Al10O18、CaAl2O4和Ca12Al14O33等铝酸钙相;上述铝酸钙相能在较低温度下形成液相,可有效促进氮化铝的合成和粉体颗粒的生长,从而在1400 ℃合成纯相氮化铝。当原料中钙铝摩尔比为0.0262时,在1350 ℃氮化得到了粒径60-80 nm的氮化铝粉体,仅有少量铝酸钙相存在;当氮化温度上升至1400 ℃时,铝酸钙相因挥发而消失,得到粒径100-180 nm的单相氮化铝粉体。     

溶胶-凝胶法制备氧化铝-氧化锆复合粉体

以A1C13·6H2O和ZrOCl2·8H2O为起始原料、NH3·H2O为沉淀剂,采用溶胶一凝胶法制备A12O3含量为51．74％（质量分数,下同）、ZrO2含量为44．95％的A12O3-ZrO2复合粉体。借助X射线荧光分析仪、X射线衍射仪、高温热重仪、激光粒度分析仪和扫描电子显微镜对复合粉体的化学成分、物相组成和粒径分布等进行了表征。结果表明：A12O3-ZrO2复合粉体化学成分均匀性好,粒径较细,粒径小于0．5μm的约为5％,在0．5～5．0μm的约为55％,大于5．0μm的约为40％;随热处理温度升高,复合粉体析晶程度逐渐提高,800℃热处理时t-ZrO2相析出量较少;12O0℃热处理时则析出大量的t-ZrO2相、少量刚玉相和微量c-ZrO2相;1350℃后,刚玉相和c-ZrO2相数量明显增多。     

Al2O歧化法制备微细Al2O3/Al复合粉体

真空条件下,以Al2O3和Al为原料,通过Al2O歧化法制备微细Al2O3/Al复合粉体.XRD和SEM分析表明:在反应温度为1200～1400℃时,随着温度的升高,粉体中氧化铝含量升高;冷凝温度约为550～750℃时,复合粉体中的氧化铝包括稳定晶型和不稳定晶型;冷凝温度约为1100～1300℃时,复合粉体中的氧化铝全部为稳定晶型;冷凝温度约为550～650℃时,复合粉体的平均粒径小于0.5μm;冷凝温度约为750℃时,铝熔化、微粒团聚;冷凝温度约为1100～1200℃时,铝形成铝珠,氧化铝为不规则状、平均粒径小于2μm;冷凝温度约为1300℃时,氧化铝为片状.因此,通过选取合适的反应温度、冷凝温度,可以控制Al2O3/Al复合粉体中氧化铝的含量、晶型和粒径.     

Al/NiO复合粒子的制备与表征

以N i(NO3)2.6H2O和CO(NH2)2为主要原料,通过均匀沉淀法,90℃恒温12 h,异相成核,在片状金属铝粉表面包覆一层N i2CO3(OH)2,制备出包覆式复合粒子A l/N i2CO3(OH)2。将复合粒子在马弗炉中400℃恒温灼烧2 h,制备出了A l/N iO复合粒子。通过SEM、XRD及粒度测试等分析方法,对复合粒子的形貌、晶体结构及粒径进行了表征。     

纳米α-Al_2O_3的湿化学法制备

以硝酸铝和碳酸氢铵为主要原料,采用湿化学法,在1 135℃煅烧2 h,制备了平均晶粒尺寸为31.6 nm的α-Al2O3纳米粉末。研究了表面活性剂及水与乙醇的体积比的溶剂以及前驱体的煅烧温度和时间对合成粉末的相组成及晶粒大小的影响。结果表明,制备前驱体的最佳滴定速度为将Al(NO3)3溶液一次性全部加入NH4HCO3溶液中,水和无水乙醇的最佳体积比为1∶1,分散效果最好的分散剂是PEG6000;前驱体的最佳煅烧温度为1 135℃,时间为2 h。     

反应条件对均相沉淀法制备Nd:YAG粉体及透明陶瓷的影响

以A1(NO3).9H2O、Y2O3、Nd2O3、(NH)4SO4和尿素为原料,正硅酸乙酯为烧结助剂,采用均相沉淀法制备YAG纳米粉体,研究了反应温度、pH值和尿素的浓度对粉体的纯度及陶瓷透过率的影响。结果发现,在92℃,溶液的最终pH值为6左右,尿素的浓度为2M制备了分散均匀,团聚程度轻,晶粒尺寸为28nm的纯相粉体,经1785℃烧结后,制备的透明陶瓷在1064nm处的透过率为65.2%。     

SiC-Al2O3系复合耐火粉体的合成

以蜡石和天然石墨为原料,通过碳热还原法合成了SiC-Al2O3系复合耐火粉体.考察了加热温度对SiC-Al2O3系复合耐火粉体合成的影响并对合成过程进行了热力学分析.结果表明:加热温度对于SiC-Al2O3系耐火粉体的合成具有重要影响.通过在蜡石中添加适量的天然石墨,并将蜡石和石墨的混合物在氩气中经1 650 ℃以上温度热处理4 h,可以合成SiC-Al2O3耐火粉体.合成的SiC-Al2O3耐火粉体为超微粉,其平均颗粒粒径为2.277 μm.     

真空原位合成SiC-TiC复合粉末及其氧化性能研究

以碳化硅、二氧化钛和炭黑为原料,在真空条件下原位合成SiC-TiC复合粉末。采用XRD、SEM等测试手段对合成SiC-TiC复合粉末的物相组成和显微形貌进行表征,同时对合成的粉末样品的氧化性能进行探讨。实验结果表明:在本实验条件下,SiC-TiC复合粉末适宜的合成条件为在1350℃保温1h。在SiC粉末中原位生成的TiC,以粒径为0.1～0.2μm左右的小颗粒存在。SiC-TiC复合粉末在氧化过程中,在较低温度下TiC优先氧化生成TiO2,在较高温度下(1100℃左右)SiC才开始氧化生成SiO2。     

流变相-前驱物法制备纳米镍铁氧体粉末

以乙酸镍、氢氧化铁和草酸为原料,用流变相反应法制备出前驱物,在不同温度下煅烧得到纳米镍铁氧体粉末。采用差热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对煅烧过程和产物进行了分析。结果表明,用流变相反应法制备的前驱物,在300℃煅烧即可直接形成纯相的尖晶石结构的镍铁氧体粉末。粉末呈方块状,平均颗粒大小约30 nm,分布均匀,分散性较好。相对其他方法,其煅烧温度低,可以克服因高温煅烧引起的颗粒增大和团聚的缺陷。     

硅藻土为原料原位晶化合成ZSM-5分子筛

以硅藻土为原料,采用原位晶化方法合成ZSM-5分子筛,考察了晶化时间、水硅比、模板剂用量等因素对合成分子筛的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)手段对所合成的样品进行了表征。得出了最适宜的合成条件:晶化温度170℃,晶化时间为72 h,水硅比为n(H_2O):n(SiO_2)=45~96,模板剂用量为n(模板剂):n(Al_2O_3)=12~20。该法合成的ZSM-5分子筛具有较高的相对结晶度,具有较小的粒径且分布均一,粒径为400~500 nm。