溶胶-凝胶法制备超细Mo-Cu粉末及性能表征

以七钼酸铵和硝酸铜为原料通过溶胶-凝胶法制备Cu含量(质量分数)为20%的超细Mo-Cu复合粉末,再在1050～1200℃下烧结粉末压坯制得Mo-Cu复合材料;通过热重分析(DTA-TG)、X-ray衍射分析(XRD)和透射电镜(TEM)等分别对干凝胶煅烧前后的粉体以及还原后所得Mo-Cu复合粉末进行表征,通过扫描电镜观察Mo-Cu烧结体的显微组织,并对其密度、物理和力学性能进行测定,探索制备高致密、高性能Mo-Cu复合材料新工艺.结果表明:通过溶胶-凝胶法可以制得平均粒度为150nm、组成均匀的Mo-Cu超细粉末,该粉末具有良好的烧结性能,其成形压坯在1200℃下于H2气氛中烧结90 min后,相对密度可达99.78%,烧结体的抗弯强度和维氏硬度分别为988 MPa和HV 227,电导率和导热系数分别为42.56%IACS和157 W/(m·K),室温至450℃的热膨胀系数在6.7×10-6～7.6×10-6K-1之间.     

机械热化学法制备的Mo-Cu复合粉末及其性能

钼酸铵热解氧化物与铜粉经过球磨混合后,在H2气氛下进行共还原,制得Mo-30Cu复合粉末,利用X射线衍射、SEM等测试分析手段对复合粉末进行表征,研究粉末的压制行为和烧结性能,并研究烧结温度对Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率的影响。结果表明:采用机械-热化学法可以制备出颗粒均匀的Mo-Cu复合粉末,该粉末具有良好的压制性;随烧结温度的升高,Mo-Cu合金的致密度、热导率和电导率提高,经1 280℃烧结后,合金的致密度可达99%以上,显微组织分布均匀,合金的热导率最高达到196.5(W.m-1.K-1),电导率达50.5 IACS。     

共沸蒸馏法制备W-ZrO_2复合粉末的相变过程及微观结构表征

以(NH4)6H2W12O40·xH2O(偏钨酸铵)和Zr(NO3)4·3H2O(硝酸锆)为原料,并以CH_3CH_2OH(乙醇)和CH_3CH_2CH_2CH_2OH(正丁醇)为分散剂,采用共沸蒸馏法制备出W-2%ZrO_2复合粉末,利用XRD、SEM、EDS、TEM等检测手段对粉末制备过程中不同阶段产物的物相、形貌及微观结构进行了分析与表征。结果表明:在共沸蒸馏过程中,(NH4)6H2W12O40·xH_2O与Zr(NO3)4·3H2O发生共沉淀反应,生成WO3·mH2O和Zr(WO4)2·nH_2O复合络合物。这种复合络合物较蒸发结晶法所制备的前驱体粉末具有更好的分散性且无硬团聚,经750℃煅烧后转变为由m-ZrO_2和WO_3组成的复合氧化物粉末;再经两段还原(一段还原温度750℃,二段还原温度800℃,还原时间均为2h)后,复合粉末中仍存在WO_2包覆ZrO_2的颗粒,其结构为椭圆形蠕虫状,粒径为15~20nm。当二段还原温度提高到900℃后,复合氧化物粉末完全转化为具有多面体球形和方形结构的W-ZrO_2复合粉末。     

Mo-Cu合金制备及其致密化行为研究

采用高能球磨的方法制备Mo-Cu复合粉末,系统研究了高能球磨对粉末形貌、烧结性能以及烧结坯显微组织的影响,并在此基础上对Mo-Cu致密化机理进行了初步探讨.研究结果表明:Mo-Cu液相烧结不同于传统的液相烧结,而与纯Mo的固相烧结致密化行为相似,Mo-Cu液相烧结致密化过程主要由固态骨架烧结所控制;球磨时间、烧结温度、烧结时间对于粉末烧结性能有很大影响.球磨时间24 h,在1050℃固相烧结60 min并于1300℃液相烧结90 min得到烧结坯致密度最高,相对密度为98.2%,烧结坯显微组织分布比较均匀,Cu相弥散分布于Mo骨架之间,无Cu富集现象,晶粒细小且尺寸相当.     

烧结破碎法制备超细晶粒WC-12%Co热喷涂粉末

利用烧结破碎法, 以粗颗粒（Fsss粒度为3.56μm）和超细颗粒（Fsss粒度为0.68μm）WC粉、 Co粉为主要原料制备了WC-12%Co热喷涂粉末. 用X-射线衍射和扫描电子显微镜（SEM）对粉末的形貌和结构进行了研究, 讨论了烧结温度、颗粒大小、有机粘结剂、碳粉对粉末特性的影响. 实验结果表明： 原始粉末颗粒大小影响粉末的烧结状态和相组成; 添加有机粘结剂能促进粉末的烧结; 添加碳粉（主要以游离态存在）, 可有效抑制超细WC粉烧结时η（Co3W3C）等有害相的出现; 1250℃是制备超细WC-12%Co热喷涂粉末较好的烧结温度.     

水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃,获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末,粉末粒径为70~90 nm;在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m-1和191.7 W·m-1·K-1,热膨胀系数在500~700 ℃约为10.8×10-6 K-1,合金中组织均匀,晶粒细小,尺寸约为3~4 μm。     

超声结合甘氨酸-硝酸盐燃烧法低温制备La_2CuO_4

为了提高燃烧法制备过程中前驱体的收集率和降低烧结温度,设计了一套用于燃烧法的装置,使用此装置,采用超声结合甘氨酸-硝酸盐燃烧法低温制备La2CuO4复合氧化物。通过XRD衍射,IR光谱等表征手段,考察了甘氨酸与金属离子摩尔比、超声条件对降低烧结温度的影响,研究结果表明:自制用于燃烧法的装置可使燃烧后得到的La2CuO4前驱体的收集率提升到98%;在超声功率为100W,超声时间2 h条件下,调整甘氨酸与金属离子物质的量之比为2.5∶1时,在自制燃烧装置中燃烧后得到的前驱体经550℃低温烧结即可成功制备La2CuO4复合氧化物。     

(ZrO2)0.96(Y2O3)0.03(Al2O3)0.01陶瓷的制备及性能研究

采用化学共沉淀法制备（ZrO2）0.96（Y2O3）0.03（Al2O3）0.01的粉末, 在不同的升温速率、不同的烧结时间和不同的烧结温度等烧结工艺下制备出（ZrO2）0.96（Y2O3）0.03（Al2O3）0.01三相体系复合陶瓷. 经研究发现, 在升温速率和降温速率均为5 ℃·min^-1 的烧结制度下, 1550 ℃烧结时, 可以得到抗弯强度达998 MPa, 抗热震次数达33次, 相对密度达96%和电性能较好的烧结体.     

微波烧结工艺对6％Al2O3/Mo复合材料结构和性能的影响

以溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末为原料,采用微波烧结技术制备了6% Al₂O₃/Mo复合材料.研究了微波烧结温度及烧结时间对复合材料的结构及性能的影响,并探讨了复合粉末的微波烧结动力学.结果表明:溶胶凝胶法制备的6% Al₂O₃/Mo复合粉末形貌呈平滑多边形和近球形;Al₂O₃/Mo复合材料的致密度及硬度均随着微波烧结温度及烧结时间的增加而增加;1 600 ℃下烧结30 min的6% Al₂O₃的复合材料致密度及硬度达到98.1%和2.969 GPa. Al₂O₃/Mo复合粉体微波烧结的致密化机制是体积扩散和晶界扩散共同作用结果,且随烧结温度升高,体积扩散逐渐占据主导地位,其微波烧结激活能在1 500~1 600 ℃范围内为201.93 kJ/mol.研究结果显示微波烧结是一种快速制备高致密Al₂O₃/Mo复合材料的有效方法.      

化学共沉淀法制备Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2纳米陶瓷粉末及其高温相稳定性

以(ZrOCl2·8H2O、Y(NO3)3·6H2O和Sc2O3为原料,聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用化学共沉淀法制备YSZ(yttrium stabilized zirconia)(名义成分为4.5%Y2O3-ZrO2)与Sc-YSZ(名义成分为0.6%Sc2O3-YSZ)2种纳米复合陶瓷粉末(Y2O3和Sc2O3的含量均为摩尔分数),经过压制成形后在不同温度下烧结。通过透射电镜、X射线衍射等对粉末进行表征,研究其高温下相的稳定性。结果表明:前躯体粉末在600℃煅烧2 h后都呈单一的非平衡四方相结构。采用正向滴定法制备的0.6%Sc2O3-YSZ粉末粒径约为30 nm,粉末团聚严重,有许多大的团聚体,反向滴定法制备的0.6%Sc2O3-YSZ粉末粒径约20 nm,粉末团聚少。YSZ在1 200℃烧结100 h后,呈平衡四方相,并有立方相产生在1 300℃烧结100 h后,平衡四方相不稳定,产生立方相和少量单斜相;在1 400℃烧结100 h后,四方相全部转变为单斜相和立方相。而Sc-YSZ粉体在1 200、1 300和1 400℃下烧结100 h后都始终保持单一的非平衡四方相结构。因此在YSZ中添加少量Sc2O3可提高其相的稳定性。     

超细钼铜复合粉体及细晶钼铜合金的制备

采用“缺碳预还原+氢气深脱氧”方法制备了不同Cu含量（5%、20%、40%,质量分数）的超细Mo–Cu复合粉末。通过高温煅烧钼酸铵和硝酸铜混合物制备了MoO₃和CuO复合氧化物,再利用炭黑预还原脱除煅烧产物（CuMoO₄–MoO₃）中绝大部分氧的方法制备了含有少量MoO₂的超细预还原Mo–Cu复合粉体;少量MoO₂的存在可以极大降低预还原产物中碳的残留;最后,经氢还原脱除残留的氧制备得到超细、高纯度Mo–Cu复合粉体,粉体粒度约为200 nm。以Mo–Cu复合粉体为原料,经过压坯和烧结制备得到细晶Mo–Cu合金。结果表明,经过1200 ℃烧结后,随着Cu质量分数由5%增加到20%,合金相对密度由96.3%增加到98.5%,且Mo、Cu两相分布均匀。Mo–Cu合金硬度随Cu含量的增加而先增加后降低,这是由合金相对密度和铜含量对硬度的影响不同所导致的。随着Cu质量分数由5%增加到40%,Mo–Cu合金的热导率由48.5 W·m?1·K?1增加到187.2 W·m?1·K?1,电导率由18.79% IACS增加到49.48% IACS。     

锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3的制备研究

以Li_2CO_3、Al_2O_3、TiO_2、NH_4H_2PO_4为原料,采用固相烧结法制备锂空气电池固体电解质Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3(LATP),研究了不同x值、不同烧结温度对电解质性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对所制备电解质的结构与性能进行表征。结果表明在x值等于0.2时得到纯相的LATP,最佳烧结工艺是350℃保温2 h,600℃保温2 h,1 000℃保温8 h,室温下的电导率为4.89×10~(-5)S/cm。     

高含Cu量Mo-Cu合金的液相烧结

采用液相烧结Mo、Cu混合粉压坯的方法制取合金,分析了合金的力学性能及组织。借助TEM,SEM组织观察以及电子探针成分(EDXA)分析表明:Mo-Cu合金的烧结由于Mo的溶解-析出,Mo晶粒表面有Mo、Cu不同比例含量的过渡层,该层中组织均匀细小。在润湿角为0°附近温度烧结合金性能最佳。     

Role of solid-state skeletal sintering during processing of Mo-Cu composites

Mo-Cu composites with Mo contents up to 85 wt pct can be processed by either infiltration of a presintered Mo skeleton with liquid Cu or by liquid-phase sintering of mixed Mo and Cu powders. For both cases, the effects of particle size, sintering temperature, and sintering time on densification and microstructural evolution are compared. The effects of transition metal additions on the densification of Mo-Cu are also investigated. The liquid-phase sintering densification rate of Mo-Cu is much slower than in traditional liquid-phase sintering and is similar to the solid-state densification rate of elemental Mo. Furthermore, the poor densification behavior and absence of slumping for compositions up to 50 vol pct Cu indicate that the high dihedral angle of the Mo-Cu system stabilizes the formation of a rigid Mo skeleton during liquid-phase sintering. Results from a computer simulation that takes into account mass transport via both solid-state and liquid-phase mechanisms show that the solubility of Mo in Cu is sufficient for rapid densification, but confirm that the sintering behavior of Mo-20 vol pct Cu is best described by solid-state skeletal sintering. In this case, the liquid phase promotes microstructural coarsening by solution reprecipitation but contributes little to densification because of the rigid Mo skeleton.     

微波快速熔渗制备钼铜复合材料

通过微波快速熔渗制备钼铜复合材料,探究预烧结骨架、熔渗起始位置及熔渗温度对熔渗效果的影响.结果表明,100 MPa压制生坯在1 400 ℃下常规烧结1.5 h具有理想孔隙率.当有氢氩气氛保护的情况下,底部渗铜可以使铜相分布更加均匀.在1 250 ℃下保温1 h微波熔渗后的钼铜复合材料即具有较优良的综合性能,和较均匀的显微结构.微波熔渗极大地缩短熔渗时间,可以节约生产能源和成本,是一种很好的加工方式.      

熔盐合成法制备Mo_2C纳米粉末的研究

以(NH_4)_2MoO_4和C_6H_(12)O_6作为前驱体,NaCl+KCl(摩尔比1:1)为原料,采用熔盐合成法在900℃制备了纳米片层状Mo2C粉末,利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜观察(scanning electron microscopy,SEM)等方法研究了Mo_2C粉末物相结构和微观形貌的演变规律。实验结果表明:反应中相变过程是由MoO_3变成MoO_2再到产物Mo_2C的生成;Mo_2C由斜方晶型向六方晶型转变的温度出现在900~1000℃区间;提高合成温度和延长反应时间有利于加快反应进程,但过高的合成温度会导致晶粒显著长大。     

Microstructures of Sintered Mo-Cu Alloys with Mechanically Activated Powder

Mechanical activation and liquid phase sintering were used to manufacture high performance Mo-Cu alloy and develop new processes. The microstructures and properties of the alloy were investigated. The experimental results showed that: (1) the ball milled Mo/Cu powder has lamellar structure, (2) the microstructures of the sintered Mo-Cu alloy were homogenous compound structures of adhesive phase Cu linking Mo grains, (3) Mo grains frequently strung or ga thered in Cu phase, and (4) the full densities of Mo-Cu alloy was achieved through sintering and special densification process. As a result, the properties of the alloy are good enough to satisfy various requirements.     

碳热还原法制备LiFePO4/C锂电池正极材料的研究

以Fe2O3为铁源,NH4H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,蔗糖为碳添加剂,应用碳热还原一步烧结法制备了LiFePO4/C复合粉体材料,系统的研究了烧结温度、烧结时间和锂铁比对样品电化学性能的影响。研究结果表明,对电化学性能影响因素最大的是烧结温度、其次是锂铁比,最后是烧结时间。当烧结温度为700℃、锂铁比为1.00、烧结时间为12 h时样品所得的电化学性能最佳,它在0.1C,0.5C和1.0C倍率下的首次放电比容量分别为130.1,118.2和105.6 mAh.g-1,经20次循环后,不同倍率下样品的容量的保持率分别为99.8%,98.9%和97.5%。