高分散稳定性CeO2抛光液的制备及其抛光性能研究

通过湿固相机械法制备CeO₂悬浮液。在不同温度下焙烧Ce₂(CO₃)₃制备CeO₂粉末,以无机酸作为分散剂,采用湿式球磨的方法进行CeO₂的分散,分别研究了分散剂的种类、料球比以及球磨液的pH值等因素对悬浮液分散性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,制备的CeO₂粉末的团聚程度先降低后升高。采用硝酸为新型分散剂,当焙烧温度为900℃、球磨液pH为2、料球质量比为1∶4时,所得CeO₂的平均粒径(D50)为230 nm。以此CeO₂悬浮液作为磨料,在磨料质量分数为1%、pH为5条件下,SiO₂材料的抛光速率可达248.9 nm/min,抛光后表面均方根粗糙度(RMS)为0.588 nm。研究结果可以对碳酸铈直接制备氧化铈悬浮液短流程开发提供参考。     

包裹型ZrB_2-YAG-Al_2O_3复相陶瓷的制备及氧化性能研究

ZrB2具有许多优异性能,应用非常广泛。采用共沉淀法成功合成包裹型A1(OH)3-Y(OH)3/ZrB2复合粉体,再通过600℃煅烧得到了包裹型Al2O3-Y2O3/ZrB2复合粉体。包裹型Al2O3-Y2O3-ZrB2粉体在1 700℃、20MPa、4min的放电等离子烧结(SPS)条件下烧结致密化制备包裹型ZrB2-YAG-Al2 O3陶瓷。复相陶瓷的氧化增重随着氧化温度升高而增大,随着YAG-Al2O3含量增大而减小。     

烧结温度对Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃助焊剂辅助常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其显微组织和物理性能进行了测试,研究了烧结温度对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,复合多孔材料主要由金属Cu、石墨和氧化物陶瓷相构成;随着烧结温度升高,SnO₂逐渐减少,莫来石等矿化陶瓷相逐渐增多;当烧结温度从750℃升高到800℃时,Cu₂O增多,当烧结温度高于800℃时,Cu₂O随烧结温度的升高而减少;当烧结温度为950℃时,Cu相发生显著再结晶而晶粒粗大;材料的电阻率、渗油率和空气粘性渗透系数随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都随烧结温度的增加而先减小后增大,在烧结温度850~900℃范围内达到最小值;烧结线收缩率和材料密度随烧结温度的变化呈现出相似的变化规律,都是随烧结温度的升高而增大,在烧结温度800℃附近存在一个临界值,在该临界值两侧,烧结线收缩率和材料密度随烧结温度变化的速率明显不同;在烧结温度800~850℃之间,材料里氏硬度存在一个突变点,在该突变点两侧,材料里氏硬度都随烧结温度的升高而升高。     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

两步机械球磨法制备M/TiO2复合薄膜及光催化性能研究

采用两步机械球磨法制备了M/TiO₂（M = Al、Sn、Zn、Ti）双层复合薄膜,利用光学显微镜和X射线衍射仪分析了涂层的微观结构和相组成,测定了薄膜的光催化性能,研究了过渡层材质以及球磨时间对复合薄膜光催化性能的影响。研究表明,TiO₂粉体在球磨过程中的晶体结构未发生显著变化,保持了良好的光催化活性。金属过渡层Al、Sn以及Zn将显著削弱复合薄膜的光催化活性,Ti是复合薄膜的理想金属过渡层,制备的Ti/TiO₂复合薄膜具有优异的光催化性能。随着第二步球磨时间的延长,Ti/TiO₂复合薄膜的光催化性能逐渐降低,这是由于第二层薄膜表面TiO₂含量降低的原因所致。     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.      

球磨电瓷废料制备透水砖粉体原料

研究了球磨工艺对电瓷废料球磨效率的影响,并以电瓷废料球磨粉体为原料制备了透水砖。结果表明：电瓷废料粉体的粒度随球磨时间的延长而逐渐减小,随着球磨转速的增加呈现先减小后增大的趋势,表明球磨效率先提高后降低。由于电瓷废料硬度高,随着大球磨球比例的增加,粉体粒度减小;当中球比例降低后,球磨粉体粒度又随大球比例的增加而增大。当装料量小于35%时,电瓷废料粉体的粒度逐渐上升,球磨效率逐渐降低;当装料量大于35%后,电瓷废料粉体的粒度上升速度加快,球磨效率迅速降低。通过优化电瓷废料球磨工艺并综合考虑透水砖性能,确定球磨时间为20 h、球磨转速为140 r·min^-1、瓷球大、中、小级配比为5:3:2、装料量为35%较为合适,球磨后电瓷废料粉体的中位径为4.1μm,筛余量为15%。以电瓷废料球磨粉体为主要原料制备透水砖,获得了抗压强度6.1 MPa、透水系数0.028 cm·s^-1的透水砖。     

前驱体煅烧法制备CeO2颗粒及其抛光性能的研究

以Ce(OH)₃为前驱体,采用前驱体煅烧法制备CeO₂抛光粉。通过调节煅烧温度、升温速率和保温时间获得的具有不同比表面积的CeO₂颗粒样品,将样品球磨破碎,制备出中位粒径为(1.0±0.1)μm的CeO₂抛光液。通过分析CeO₂抛光液对K9玻璃的抛光切削量和表面粗糙度Ra值来评价其抛光性能,采用比表面仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等表征手段对样品的比表面积、物相组成、微观组织结构和抛光玻璃表面粗糙度进行分析,结果表明:前驱体Ce(OH)₃煅烧可以制备具有立方萤石结构、尺寸均匀的纳米级CeO₂抛光粉,煅烧温度的升高,保温时间的延长和升温速率降低均会使CeO₂颗粒的比表面积减小。CeO₂颗粒的比表面积是其抛光性能的关键,比表面积越小切削能力越强,本实验样品对K9玻璃的切削量最大可达900 nm·min^-1,此外,比表面积对玻璃抛光质量也有重要影响,在比表面积为5 m²·g^-1时,获得的玻璃表面粗糙度小,玻璃表面质量高。     

机械活化-放电等离子烧结FeAl/Al2O3复合材料

利用机械活化-放电等离子烧结的方法,将Fe-Al-Al2O3粉末经机械活化后快速烧结,得到致密且晶粒细小的FeAl/Al2O3,块体复合材料.研究表明,在球粉质量比13:1、转速170r/min、球磨时间25h的球磨条件下,Fe-40%(原子数分数)Al-10%(质量分数)Al2O3粉体中的纳米级Al2O3颗粒,在细化和活化Fe、Al金属粉末的同时,还能有效地阻止金属粉末在烧结前合金化生成金属间化合物.在烧结压力40MPa、烧结温度1 050℃、加热时间15min、保温时间10min的工艺条件下,制备的FeAl/Al2O3复合材料的相对密度达96.4%.     

低发射率SiO2/Al2 O3纳米复合粉体的制备和红外隐身性能

采用溶胶-凝胶法制备非晶态和结晶态两种相结构的SiO₂/Al₂O₃纳米复合粉体,通过X射线衍射、透射电子显微镜等手段对纳米复合粉体结构和形貌进行表征,并利用傅里叶变换红外光谱仪研究纳米复合粉体的红外隐身性能.结果表明:两种相结构的SiO₂/Al₂O₃纳米复合粉体均呈不规则颗粒状,其中结晶态SiO₂/Al₂O₃纳米复合粉体的平均晶粒尺寸约为18 nm;结晶态SiO₂/Al₂O₃纳米复合粉体在2.5~25μm波长范围内的红外发射率均低于非晶态复合粉体,3~5μm内发射率平均值为45.65%,8~14μm内发射率平均值为46.19%,是一种低发射率的红外隐身复合纳米材料.      

WC-6Co-1.5Al合金高能球磨-电场活化烧结工艺的研究

采用高能球磨-电场活化烧结工艺制备了WC-6Co-1.5Al超细晶硬质合金块体,并对球磨粉末特性,以及合金的微观组织进行了分析测试。研究结果表明,WC-6Co-1.5Al复合粉末的球磨过程是一个晶粒逐渐细化、晶格畸变逐渐增加、粉末体系能量逐渐增大的过程;利用电场活化烧结技术能在电流为1 560 A,压力为30 MPa,烧结时间为6 min的情况下获得较为致密的硬质合金块体;合金中WC晶粒分布均匀,且没有出现异常长大现象。     

球磨方式对TiC/316L复合粉末压缩性及烧结行为的影响

应用双对数压制方程和相关烧结模型,分析和探讨不同球磨方式对TiC/316L复合粉末的压制特性及烧结行为的影响,并采用扫描电镜观察复合粉末的形貌。结果表明,采用湿磨方式获得的复合粉末,其破碎程度不够,很多316L不锈钢颗粒特别是颗粒较小的不锈钢颗粒变形不大,仍然呈球形,不利于其后续的压制和烧结;采用直接干磨获得的复合粉末,其表面新鲜断裂面多,粉末表面活性大,有利于粉末的烧结致密化,但其加工硬化明显,压制成形性能较差;与其他球磨方式相比,采用先干磨再湿磨的球磨方式获得的复合粉末不仅具有较好的成形性能,而且粉末烧结激活能低,以该粉末为原料可以获得较高相对密度的烧结体。     

SiO2-B2O3-Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料组织与性能的影响

采用常压烧结法制备了铜-石墨-氧化锡（Cu-C-SnO₂）复合多孔材料,对其物相组成和物理性能进行了分析测试,研究了SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系助焊剂对Cu-C-SnO₂多孔材料组织和性能的影响。结果表明,加入适量助焊剂有助于铜-石墨-氧化锡混合粉体烧结;助焊剂加入量（质量分数）在5%以下时,铜-石墨-氧化锡粉末烧结体的透气性和硬度随着助焊剂质量分数的增加而降低,粉末烧结体的导电性和烧结收缩率随着助焊剂质量分数的增加而升高;在730~770℃烧结,烧结温度对铜-石墨-氧化锡混合粉体的烧结工艺特性和烧结体性能影响不大。     

Al粉添加量对汽车用热压注成形Al2O3粉末组织和性能的影响

选择Al粉作为Al₂O₃粉末材料的改性剂, 采用热压注工艺制备汽车用Al₂O₃粉末材料试样, 研究不同Al粉添加量(质量分数)对Al₂O₃粉末材料组织结构和力学性能的影响。结果表明: Al₂O₃粉末热压注试样最大收缩率出现在长度方向, 最小收缩率出现于高度方向。随着Al粉质量分数的增加, Al₂O₃粉末热压注试样收缩率表现出先减小, 后稳定增加, 最后再减小的变化规律, 弯曲强度和体积密度降低, 气孔率显著升高, 试样挠度增高, 浇注得到更大孔径的结构, 同时试样中大尺寸孔径数量也显著增多。随着Al粉质量分数的增加, 试样中Al₂O₃衍射峰不断上升, 玻璃相的变化不大。加入质量分数8%的Al粉后, 试样断口区域生成了明显的颗粒结构, 说明试样主要发生沿晶断裂。     

Al2O3含量对放电等离子烧结Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

以微米级Cu粉为基体相,纳米Al₂O₃颗粒为绝缘相,采用机械球磨和放电等离子烧结工艺相结合的方法制备Al₂O₃/Cu复合材料,研究Al₂O₃含量对复合材料微观结构、电阻率和热导率的影响。结果表明,Al₂O₃/Cu复合材料为核?壳结构,随Al₂O₃含量增加,Al₂O₃包覆层对Cu基体的包覆效果逐渐提升;当w(Al₂O₃)为5%时,Al₂O₃/Cu复合材料的热导率较高,为85.92 W/(m·K),但电阻率偏低,仅为12.6 mΩ·cm。当w(Al₂O₃)增加至15%时,虽然Al₂O₃/Cu复合材料的密度降至6.69 g/cm³,孔隙率较高,但电阻率显著提高至2.09×10⁸ mΩ·cm,约为Cu电阻率的10¹¹倍,且热导率为7.6 W/(m·K),明显高于传统金属基板的热导率。     

Si对Ti3SiC2/Al复合材料的摩擦性能影响

MAX相因其独特的晶体结构和优良的自润滑性能受到广泛的关注,作为新型固体润滑剂添加到金属基复合材料可获得良好的摩擦磨损性能.采用铝粉、硅粉、Ti₃SiC₂粉为原材料,通过冷压成型无压烧结法制备了Ti₃SiC₂增强铝硅基复合材料.研究发现,复合材料的组成物相除Al、Si及外加Ti₃SiC₂相之外,在烧结的过程中生成了Al₂O₃和Al₄C₃随着硅元素含量质量分数的增加,大的圆球形Ti₃SiC₂逐渐减小,摩擦系数和磨损失重均呈现先减小后增大的规律.当硅的含量为12.5 %时,摩擦系数最低,其值为0.18,磨损失重也达最低;随着硅含量的增加,材料的硬度先增大后趋于平缓,致密度呈线性下降趋势.通过磨损表面SEM分析初步揭示了金属基自润滑的机理,复合材料的磨损机制为磨粒磨损、剥层磨损和氧化磨损并存.      

机械合金化Ti/Al合金的制备

采用多维摆动式球磨机机械合金化Ti/Al二元粉末,研究了机械合金化过程中粉末结构的变化。Ti/Al混合粉末经高能球磨后,颗粒尺寸下降,Ti、Al晶粒各自逐渐细化至纳米级尺寸,且部分形成非晶,球磨15h后发现了TiAl和Ti3Al金属间化合物。将机械合金化后的粉末进行放电等离子烧结,烧结试样的组成相主要为TiAl和Ti3Al。