BaNd2Ti4O12微波介质陶瓷粉体的制备与表征

研究了用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备BaNd2Ti4O12微波介质陶瓷超细粉.在弱碱性条件下(pH≈7.0～8.0,以EDTA为络合剂,将Ba2+、Sm3+、Ti4+溶解于含有丙烯酰胺单体、引发剂偶氮二异丁腈、交联剂n,n'-亚甲基丙烯酰胺的水溶液中,得到了稳定的溶胶体系,在100℃左右引发该体系聚合为高分子凝胶.干燥后,于1000℃煅烧2 h,得到结晶的BaNd2Ti4O12陶瓷粉体.X射线衍射分析表明,基本为纯相BaNd2Ti4O12,未见第2相析出;用热重-差热(TG-DTA)分析了凝胶的热解过程.用透射电镜观察了粉体的形貌,二次粒子呈球形,粒径约为50 nm左右.     

柠檬酸盐溶胶凝胶法低温合成KBT粉体

以Ti Cl4、Bi(NO3)3和K2CO3为原料采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法低温烧结制备了纳米钛酸铋钾(KBT)粉体。利用DSCTG、XRD、SEM、TEM分别对KBT粉体的形成过程、物相结构及晶粒尺寸进行表征。研究并讨论了Ti Cl4浓度、煅烧温度、柠檬酸盐量等对KBT粉体结构的影响。结果表明,TiCl4浓度为1.5 mol/L时,700℃煅烧2 h合成了单相的片状K0.5Bi0.5TiO3纳米粉体,粉体颗粒边长大约在100~300 nm,厚度为20~50 nm;与固相法相比,烧结温度降低了300℃;与未添加柠檬酸盐的KBT相比,柠檬酸盐改性后的KBT粒子具有良好的分散性,且能有效抑制晶粒长大。     

溶胶-凝胶制备CaO-MgO-SiO2纳米粉体的原位控制

以硝酸钙、硝酸镁、正硅酸乙酯为先驱体,利用溶胶-凝胶法合成CaO-MgO-SiO2纳米陶瓷粉体,研究了溶胶系统pH值、去离子水添加量、先驱体浓度、溶胶静置温度以及分散剂等因素对煅烧后粉体形貌的影响.结果表明:当pH值处于2.5～4.5、C[H2O]/C[Si]为2:1～4:1、先驱体浓度为0.8 mol/L、水浴温度为60℃、添加适量分散剂时,凝胶在煅烧后能获得具有良好分散性的纳米粉体.通过严格控制上述溶胶-凝胶过程中的原位工艺条件,制得了粒子直径为50～100 nm、分散性非常好的CaO-MgO-SiO2纳米陶瓷粉体.     

溶胶-凝胶法制备α-Al_2O_3纳米粉体

以工业氧化铝溶胶为原料,通过溶胶-凝胶法制备了-αA l2O3纳米粉体。研究了解胶条件、晶种加入量、矿化剂种类及加入量、煅烧温度及保温时间对产物的影响。结果表明:溶胶解胶后的粒度越小,产物的粒度越小,得到产物所需的煅烧温度越低;晶种和矿化剂的引入,可以促进过渡型氧化铝向-αA l2O3的转化,降低相转变温度;煅烧温度对α-A l2O3的生成影响比较大,在温度恒定时,延长保温时间对产物物相的影响不大。溶胶-凝胶法制备-αA l2O3纳米粉体的最佳条件是分散剂三乙醇胺用量为1%(质量分数),晶种加入量为5%,NH4NO3加入量为5%,煅烧温度为1000℃,保温时间为2 h。所得-αA l2O3纳米粉体外观呈球形,粒度分布均匀,粒径在50 nm左右。     

液相合成铌酸钾粉体的研究

以Nb2O5、KECO3、HF和（NH4）2C2O4为原料，以柠檬酸为配位剂，乙二醇为酯化剂，用氨水调节溶液的pH值，首先将Nb2O5在水浴条件下溶于HF，加入（NH4）2C2O4和氨水获得沉淀物，而后用柠檬酸溶解获得Nb-柠檬酸溶液。K2CO3与Nb-柠檬酸溶液在乙二醇的交联作用下形成了K-Nb凝胶前驱体。用XRD和SEM研究了不同pH值、不同柠檬酸与金属离子的摩尔比条件下所形成的凝胶前驱体在不同温度下煅烧所得粉体的相组成和形貌。研究发现当柠檬酸与金属离子的摩尔比为3：1，柠檬酸和乙二醇的摩尔比为1：2时，可形成稳定的K-Nb前驱体溶液和凝胶。分析结果表明，K-Nb凝胶前驱体在加热过程中分解成K2CO3相，K2CO3与Nb-柠檬酸溶液发生反应生成KNbO3凝胶，凝胶经800℃煅烧3h或160℃水热反应8h可以制备出颗粒分布均匀的纯钙钛矿型KNbO3粉体。IR谱表明。800℃煅烧或160℃水热反应都出现了Nb-O的特征峰。     

单相BaTi4O9柠檬酸凝胶法制备、表征及介电性能

采用柠檬酸凝胶法两步热处理工艺制备了单相BaTi4O9.干凝胶在750℃热处理得到了物相为BaTi5O11和Ba4Ti13O30、尺寸为30～50 nm前驱体粉体.纳米前驱体具有高表面活性,促使单相BaTi4O9在1200℃热处理温度下形成.两步热处理所得的粉体比一步热处理所得的粉体具有更好的烧结和介电特性,两步热处理所得的粉体,在1250℃保温4 h,可获得理论密度为97%的BaTi4O9微波陶瓷,其介电性能:εr=36.33,Q×f=28100GHz,τr=16.2×10-6/℃.     

聚丙烯酸络合法制备掺铝锰酸锂纳米粉体

采用溶胶-凝胶法并结合热处理工艺制备掺铝锰酸锂粉体,利用热重-差热分析、X射线衍射、透射电镜等方法对前驱体的热分解行为、粉体的结构及形貌进行表征.结果表明:直接以聚丙烯酸(PAA)为螫合剂合成了稳定的溶胶和凝胶,经750℃热处理后获得了粒径分布均匀、无团聚的尖晶石LiAlgMn2-xO4纳米粉体.随热处理温度升高,LiAl2Mn2-xO4纳米粉体的品粒尺寸不断增大,尖晶石型结构愈趋完整.掺杂少量铝并没有改变锰酸锂的尖晶石结构,但明显增强了结构稳定性,有助于改善电化学性能.     

溶胶凝胶自燃合成MgAl2O4超细粉体

以Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O为原料,分别采用尿素和柠檬酸为燃料,NH4NO3为燃烧助剂,用溶胶凝胶自燃合成(Sol-gel Auto ignition Synthesis,SAS)法制备MgAl2O4超细粉体(平均粒径20 nm～30 nm).2个体系在300℃～600℃之间发生燃烧反应,经煅烧后得到白色疏松的单相MgAl2O4粉体.利用BET、XRD、TEM等各种分析技术对尿素和硝酸盐及柠檬酸和硝酸盐形成的2种溶胶凝胶体系燃烧合成的粉体进行了研究,并与固相反应获得的粉体进行了比较.考察了点火温度、保温时间等对最终产物的影响.     

玻璃先驱体对溶胶-凝胶合成纳米氧化铝的影响

以硝酸铝、硝酸镁、硝酸钙、硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成纳米级氧化铝粉体,并对不同温度煅烧后粉体的物相与形貌进行表征。通过在硝酸铝的溶胶中引入4%(质量分数)的MgO-CaO-Al2O3-SiO2玻璃助剂先驱体,在80℃水浴中长时间静置后获得乳白色凝胶,在不同温度下煅烧该凝胶,结果发现:煅烧温度低于950℃时,所获得的粉体主要为无定型态,仅含有少量的γ型氧化铝;将凝胶在1000℃煅烧2h后,全部变成粒度在25～35nm、粉体颗粒呈球形的α型氧化铝;玻璃助剂先驱体的添加,不但降低了α-Al2O3的合成温度,同时还加快了γ-Al2O3向α-Al2O3的转变进程。     

溶胶-凝胶法制备纳米硅灰石

以正硅酸乙酯和氯化钙为原料,采用溶胶-凝胶法制备了高纯纳米硅灰石,探讨了前驱体的制备工艺条件,用IR、XRD和SEM等手段对纳米硅灰石进行了表征.实验结果表明:前驱体的制备工艺条件为:R≥4,pH=1～3,t≤60℃;前驱体在900℃烧结1 h合成出70～100 nm的四方状晶粒及其聚合体组成的高温型硅灰石纳米粉体;采用溶胶-凝胶法制备纳米硅灰石,烧结温度低,比常用的高温固相合成法要低400℃以上,烧结时间短,产物白度和纯度高.     

High-Temperature Oxidation Behavior of Ti-22Al-27(Nb, Zr) Alloys

研究了Ti2Al Nb基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr(x=0,1,6,at%)在650~800℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明,相比Ti-22Al-27Nb,含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-x Zr合金在650℃氧化100 h,主要氧化产物为Ti O2,而在800℃氧化100 h,Ti O2,Al2O3和Al Nb O4为主要产物,但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有Zr O2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能,归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层,而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金,虽然在800℃也形成了较多Al2O3,但是氧化层中的Zr O2为氧的快速扩散提供通道,进而导致该合金氧化增重明显。     

Electrochemical Performance of Li4Ti5O12 Synthesized by a PVP Combustion Assisted Sol-gel Method

Li4Ti5O12 samples were synthesized via a PVP (polyvinylpyrrolidone) assisted gel-combustion method by varying the calcination temperature. The effect of different roasting temperatures on the structure, the morphology, and the electrochemical performance of the Li4Ti5O12 material was analyzed. The cycle performance, the structure and the morphology of the prepared material were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and charge/discharge test system. The results show that the Li4Ti5O12 powder has a single-phase spinel structure with uniform particles size. The average particle size is 500 nm. The Li4Ti5O12 material synthesized at 800 oC for 8 h possesses excellent performance, and its first discharge capacity is 167.4 mAh/g     

拓扑微晶转换法合成片状KNbO3粉体

以K2CO3,Nb2O5为原料,KCl为熔盐,采用熔盐法合成片状K4Nb6O17粉体,系统研究了熔盐含量、合成温度和保温时间对K4Nb6O17粉体形貌的影响。当熔盐含量与反应物的质量比为5:5,合成温度为1050℃,保温3h的条件下,能够制备出长5~100μm,宽5~10μm,厚1~3μm,边缘整齐且具有钙钛矿结构的片状K4Nb6O17粉体。以获得的片状K4Nb6O17粉体为前驱体,采用拓扑微晶转化法,在950℃下保温8h,成功制备出了片状KNbO3粉体,可作为制备织构化铌酸钾钠无铅压电陶瓷的模板剂。     

粉末-凝胶法制备铌酸锶钡/钛酸锶钡陶瓷及其表征(英文)

钛酸锶钡(SrxBa1-xTiO3, BST)和铌酸锶钡(SrxBa1-xNb2O6, 0.25≤x≤0.75, SBN)是重要的铁电材料,具有优良的热电、介电和红外快速响应性能。使用廉价的 Nb2O5粉末,应用粉末-溶胶工艺合成铌酸锶钡/钛酸锶钡复相陶瓷(SBN/SBT)。XRD 结果表明:钨青铜相和钙钛矿相共存于体系之中。复相陶瓷形成过程中形成了 TiO2、BaNb2O6(BN)、SrNb2O6(SN)等中间相。干凝胶在800°C下预烧3h,X射线光电子能谱(XPS)分析表明,随着体系组分的变化,Ti元素只存在+4价的化合态,而Nb元素的价态和体系的组分有关。     

Al含量对Nb-Ti-C合金组织的影响

利用真空非自耗电弧炉制备了不同Al含量的Nb-21Ti-4C(βNb-Ti)合金,研究了Al元素含量变化对Nb-21Ti-4C合金组织和晶格常数的影响。研究表明:铸态条件下合金由枝晶生长的Nb基固溶体(Nbss),碳化物((Nb,Ti)C),Nb3Al和枝晶间Nbss/MC共晶组织构成;Al元素部分固溶进入Nbss和MC中,随着Al含量增加,以Nb3Al相生长在Nbss内部。Al元素含量增加,使得Nbss枝晶先变大后变小。1100℃,24h热处理后,Nbss内部析出针状或片状碳化物和Nb3Al,导致Nbss晶格常数增大;枝晶间碳化物内部Nbss进一步长大,Nb原子的析出和Al元素固溶含量变化导致碳化物晶格常数改变。     

Effects of hot isostatic pressing temperature on casting shrinkage densification and microstructure of Ti6Al4V alloy

The Ti6Al4V alloy castings were produced by the investment casting process, and the hot isostatic pressing(HIP) was used to remove shrinkage from castings. The processing pressure and holding time for HIP were 150 MPa and 20 min, respectively. Four different HIP temperatures were tested, including 750 ℃, 850 ℃, 920 ℃ and 950 ℃. To evaluate the effects of temperature on densification and microstructure of Ti6Al4V alloy treated by HIP, non-destructive testing and metallographic observation was performed. The experimental results show that the shrinkage was completely closed at 920 ℃ and 950 ℃. The densification of Ti6Al4V alloy increased as the HIP temperature increased below 920 ℃. The lamel ae were more uniform, the thickness of lamel ae was obviously broadened and the structure was coarsen. Besides, the Norton creep equation was used to simulate the effect of different temperatures on the densification of Ti6Al4V alloy during HIP. The simulation results were in good agreement with the experimental results. It was also found that 920 ℃ is a suitable temperature for HIP for Ti6Al4V alloy.     

北京科技大学 新金属材料国家重点实验室，北京100083

利用SEM、XRD和EDS研究Y对Ti45Al8Nb(at%)合金在900℃空气中的循环氧化行为的影响。实验结果表明,适量Y的加入显著提高了合金的抗循环氧化性。无Y合金300次循环后便出现了表层氧化膜脱落,而含Y的6个合金除Ti45Al8Nb0.1Y在氧化460h后出现大面积脱落外,其余合金在1000次循环内均未出现明显脱落。Y的加入显著增强了氧化膜与基体之间的粘附性。但是加入过量Y,合金氧化膜内颗粒较大的Y2O3偏聚在晶界处,为O提供了扩散通道,使合金出现了严重的内氧化。     

Li掺杂Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3高熵陶瓷的制备及介电性能研究

近年来,在高熵合金基础上发展起来的高熵陶瓷逐渐引起了研究者的广泛关注,其出现为开发高性能的无机非金属材料提供了新的设计思路。本文采用固相法制备了BaMO3基钙钛矿型高熵陶瓷Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li(1/7-x))O3 (x = 0, 2.3%, 5.3%, 8.3%, 11.3%),并研究了Li含量对高熵陶瓷物相结构、微观形貌及介电性能的影响。结果表明,Li含量对陶瓷结构的影响不大,陶瓷均保持立方钙钛矿结构,且无杂相产生;陶瓷的晶粒尺寸相对较均匀。当x = 0时,即B位七元等摩尔比Ba(Ti1/7Sn1/7Zr1/7Hf1/7Nb1/7Ga1/7Li1/7)O3高熵陶瓷,其介电常数达到了最大值2920 (@100 Hz),相较于已报道的不掺Li的六元高熵钙钛矿陶瓷Ba(Ti1/6Sn1/6Zr1/6Hf1/6Nb1/6Ga1/6)O3提升了近50倍。     

溶胶-凝胶法制备球形Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能研究

为提高Li4Ti5O12材料的振实密度,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,通过溶胶-凝胶法合成了球形Li4Ti5O12材料。利用TGA/DSC、XRD、SEM、CV和恒流充放电仪对材料的结构、形貌和电化学性能进行测试。结果表明,在800℃热处理12 h所得样品为单一的尖晶石晶体结构,结晶度较高,颗粒基本呈规则球形、流动性较好,粒径分布均匀,并表现出较好的电化学性能,振实密度达1.86 g/m L。在室温下以0.1 C充放电时,其首次放电比容量为173.19 m Ah/g,50次充放电循环后其放电比容量保持率为97.4%。     

LiAlH4/LiNH2+Ti/TiF3复合物的储氢性能

为改善LiAlH4和LiNH2的储氢性能,将两者混合球磨制备LiAlH4/LiNH2复合体系,并添加TiF3和Ti作为复合体系催化剂。采用DSC、TG、XRD和储氢特性测定等手段研究催化剂TiF3和Ti对LiAlH4/LiNH2复合体系储氢性能的影响。结果表明：添加Ti和TiF3可显著改善Li-Al-N-H储氢体系的放氢动力学性能、提高放氢总量和降低体系的放氢温度。添加5%（摩尔分数,下同）TiF3催化剂后,LiAlH4/LiNH2复合体系球磨过程放氢量由1.27%（质量分数,下同）增加到1.69%,总放氢量由5.95%增加到6.85%。起始放氢温度由150 ℃降低到75 ℃。