原位合成镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的研究

为了提高锂离子电池正极材料用匣钵的使用寿命,以桂广滑石、鹤壁煅烧铝矾土和鹤壁堇青石熟料为原料,采用原位合成技术制备了镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷。测试和分析了烧结样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度、抗热震性能、物相组成以及显微结构。实验结果表明,采用原位合成的镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的晶粒分布均匀、结合紧密,明显提高了样品的抗热震性和耐腐蚀性。最佳配方为经1 360℃烧成的A2样品(桂广滑石47.72%、煅烧铝矾土46.49%、堇青石熟料5.79%),其吸水率为0.37%、气孔率为0.95%、体积密度为2.59g/cm3、抗折强度为114.12 MPa。堇青石熟料的最佳添加量为5.79%,添加少量堇青石熟料起到晶核剂作用,同时能够显著地降低样品的吸水率和气孔率,提高样品的体积密度、抗折强度和抗热震性能,拓宽样品的烧成范围。通过XRD和SEM分析表明,烧成样品的相组成为堇青石和镁铝尖晶石,样品的晶体发育比较完善,堇青石呈六方柱状,纵横交错排列,镁铝尖晶石呈颗粒状,分布于堇青石晶粒之间。30次热震(1 100℃~室温)后经1 360℃烧成的A2样品的相组成没有明显的变化,抗热震性能较优。     

太阳能热发电用堇青石-莫来石复相陶瓷的制备及抗热震性

以合成莫来石和合成堇青石为原料,采用常压烧结制备了太阳能热发电用堇青石-莫来石复相陶瓷。研究了质量比、烧结温度等对样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度及抗热震性等的影响。结果发现,最优配方是1 440℃烧结的A3样品,堇青石和莫来石质量比为7∶3,气孔率为0.30%,吸水率为0.12%,体积密度为2.487g/cm3,抗折强度达68.49MPa,抗热震循环(室温～1 100℃)30次无裂纹。通过XRD和SEM分析发现样品由低温堇青石、高温堇青石和莫来石组成。该复相陶瓷可作为潜在的太阳能输热管道材料。     

Al2O3/堇青石陶瓷的制备和抗热震性能研究

为了解决氧化铝陶瓷抗热震性差的难题，将堇青石、纳米SiC加入到Al₂O₃中，通过无压烧结工艺，制备出了Al₂O₃/堇青石抗热震陶瓷.结果表明，w(堇青石)=10%、烧结温度为1 520 ℃时陶瓷可获得最高密度.陶瓷样品能够承受1 500 ℃温差(空冷)的热震破坏.采用SEM对陶瓷进行组织结构分析，发现堇青石与氧化铝形成长柱状固溶体，呈无规分布状态.这样的显微组织有利于缓解热应力和提高强度，对提高陶瓷的抗热震性具有重要作用.     

利用石墨尾矿研制太阳能中温储热陶瓷及抗热震性

以石墨尾矿为主要原料,研制了太阳能热发电用中温储热陶瓷。研究了储热陶瓷样品组成和烧成温度对样品吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度及抗热震性能的影响。研究表明,经1 100℃烧成的A3样品(石墨砂尾矿70%、页岩10%、高岭土5%、钾长石10%、钠长石5%)综合性能最优,吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度分别为0.07%、0.17%、2.48g/cm~3,80.06 MPa。相组成为板块状中长石、颗粒状的石英和赤铁矿。室温~600℃热震循环30次无裂纹,热震后强度为76.70 MPa,样品抗热震性好。样品抗热震机理研究表明,中长石、石英、玻璃相热膨胀系数不匹配产生的微裂纹增韧效应,有利于提高样品的抗热震性。     

用于高温烟尘过滤的红柱石基多孔陶瓷的研究

以新疆库尔勒红柱石为主要原料,添加桂广滑石、星子高岭土等添加剂,以石墨、700目SiC为造孔剂,采用颗粒堆积法制备了高温烟尘过滤用红柱石基多孔陶瓷。测试了样品的吸水率、气孔率、体积密度及抗折强度,采用XRD、SEM等现代测试技术研究了样品的物相组成及微观结构。探讨了不同红柱石颗粒级配对样品气孔率、抗折强度及微观结构的影响。结果表明:X3样品(当红柱石颗粒级配比为48目∶120目=42∶28)的综合性能最佳,经1 280℃烧成的样品的气孔率达到最大值40.28%,抗折强度达到39.34 MPa;SEM和XRD分析表明,样品气孔孔径7.5~27.5μm,样品晶相组成为堇青石、莫来石、红柱石。     

锂辉石陶瓷的制备与抗热震性能

采用常压烧结方式,利用Al2O3、SiO2和Li2CO3作原料,添加不同比例的3 Y-ZrO2制备了β-锂辉石陶瓷,通过XRD、SEM和热震测试等研究了其烧结温度、助剂添加量对样品物相组成、显微结构等的影响,进而用水淬法对样品的抗热震性能进行评价.结果表明:在1 325~1 400℃的烧结温度范围内皆可获以β-锂辉石主晶相为主的锂辉石陶瓷,ZrO2颗粒的弥散分布有利于提高材料的抗热震性能,900℃到室温的水淬实验表明锂辉石陶瓷具有优良的热震稳定性能.     

MgAl2O4对MgO-PSZ陶瓷的烧结与热学性能的影响

研究了MgO-PSZ和MgAl2O4改进的MgO-PSZ陶瓷制备与性能表征.发现MgO摩尔分数为10%稳定的氧化锆陶瓷样品,在室温下主晶相为单斜相,它是由四方相转变而成.样品中加入适量的MgAl2P4后,相组成中立方相含量增加,可以改变样品的抗循环热震性能,这和MgAl2O4加入后引起的晶粒细化以及致密度适度降低有关;其中在急冷温差△t为1075℃(即急冷最高温度为1100℃)时,在1 mol MgO-PSZ样品配料的基础上再加入0.04 mol MgAl2O4,所获得样品的残余强度率为81%,且在此温度下热震5次后出现裂纹;另外加入MgAl2O4后,样品在热处理过程中的相组成稳定性得到提高.     

镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷结构及性能影响

采用烧结法制备碳化硅-堇青石复相陶瓷。利用TG-DTA分析仪确定原料组成的热行为和反应机理,XRD确定晶相组成,SEM观察形貌结构,PCY高温卧式膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明,800℃制备的添加镁质黏土复相陶瓷的抗折强度从0.84 MPa提高到1.91 MPa,表明加入镁质黏土能够提高复相陶瓷在烧制过程中的强度;在1 300℃烧结温度下,添加镁质黏土试样的抗折强度从37.25 MPa提高到40.61 MPa,气孔率从19%降低到16%,体积密度从1.63 g/cm³提高到1.64 g/cm³,热膨胀系数从2.958×10^-6℃^-1降低到2.789×10^-6℃^-1,表明添加镁质黏土对复相陶瓷性能有所改善,堇青石结晶度更高,致密度更好。     

用于液体吸附的多孔陶瓷的研究

以新疆库尔勒红柱石为主要原料,添加桂广滑石、星子高岭土等添加剂,并以煤粉为造孔剂,采用造孔剂法制备了用于液体吸附的红柱石基多孔陶瓷。测试了样品的气孔率、吸水率、体积密度及抗折强度,并使用XRD、SEM等测试技术研究了样品的物相组成、显微结构以及孔径分布。探讨了不同烧成温度以及不同造孔剂添加量对样品气孔率、孔径分布和吸附效率的影响。结果表明,1 280℃下烧成的B3样品的综合性能最佳,气孔率为54.28%,抗折强度达到24.47 MPa,体积密度为1.30g/cm3。SEM和XRD分析表明,样品气孔孔径为13.92μm,样品晶相组成为莫来石、堇青石、红柱石,其气孔分布较为均匀。另外,液体粘度越低,多孔陶瓷的吸附速率越快,且吸附量越大。     

垃圾焚烧炉用赤泥质蓄热陶瓷的研究

以拜尔法赤泥和页岩为主要原料,采用无压烧结制备了赤泥质蓄热陶瓷。研究了蓄热陶瓷配方组成和烧结温度对材料烧结性能和力学性能的影响。利用XRD、SEM等测试手段对样品的物相组成、微观结构、力学性能和热学性能进行了表征。结果表明:经1 040℃烧成样品(G-4配方)性能最优,吸水率为21.27%,气孔率为39.19%,体积密度为1.84g/cm3,抗折强度达33.32MPa;经30次热震(在空气中气冷,25⁸00℃)后,样品未开裂,样品的抗折强度损失为2.56%,热膨胀系数为10.48×10-6℃-1,蓄热密度随温度升高而增大,600℃时,蓄热密度达445.28kJ/kg。XRD分析结果表明,样品热震前后的主晶相为鳞石英、赤铁矿和蓝晶石;SEM研究表明,热震前及热震后样品存在着较多的闭气孔和连通气孔,尺寸在1800℃)后,样品未开裂,样品的抗折强度损失为2.56%,热膨胀系数为10.48×10-6℃-1,蓄热密度随温度升高而增大,600℃时,蓄热密度达445.28kJ/kg。XRD分析结果表明,样品热震前后的主晶相为鳞石英、赤铁矿和蓝晶石;SEM研究表明,热震前及热震后样品存在着较多的闭气孔和连通气孔,尺寸在1²0μm之间,样品中有大量板条状和柱状晶粒生成。赤泥质蓄热陶瓷可望用作垃圾焚烧炉的蓄热材料。     

Na2SO4·0.5H2O2·H2O的热分解动力学研究

采用程序升温法研究Na2SO4·0.5H2O2·H2O在氮气中的热分解动力学,测定Na2SO4·0.5H2O2·H2O分解的TG-DTG和TG-DSC曲线.在8.0 K·min-1、6.1 K·min-1、4.1 K·min-1和2.0 K·min-14个升温速率下,Na2SO4·0.5H2O2·H2O的热分解是简单的一步反应,热分解温度为339.5 K.采用多元非线性回归对Na2SO4·0.5H2O2·H2O在氮气中的热分解动力学模型进行筛选,并利用主曲线法对其分解模型进行判别.Na2SO4·0.5H2O2·H2O的热分解过程受三维相界面控制,分解机理为R3机理.Na2SO4·0.5H2O2·H2O的热分解活化能为70.83 KJ·mol-1,指前因子1.96×103.     

SiO2@GNP/LDPE 复合材料的制备及其介电、导热性能

5G通信的快速发展对低介电常数高导热系数的介质材料提出了明确要求。通过溶胶-凝胶法,将球状二氧化硅(SiO_2)紧密包覆在片状石墨烯(GNP)上,得到SiO_2@GNP (SG)复合材料,再将其填充至低密度聚乙烯基体(LDPE)中,制得SG/LDPE (SGL)复合材料。研究表明,相比于纯LDPE,当填料含量为1%时, SGL复合材料的介电常数相比纯LDPE降低了13.3%(10 Hz),介电损耗低于0.021 (10～106Hz),导热系数达到了0.555 W/(m·K),较纯LDPE相比提升了15%,显示出良好的电绝缘性和导热性。这类具有低介电常数、低介电损耗和高导热系数的复合材料,能够扩大应用场景,提高使用寿命,为5G通信领域的广泛应用提供一个可行的方向。     

基于VO2热相变的光子晶体波导开关

基于相变材料VO₂,设计了一款光子晶体波导结构的光开关。通过在硅波导中填充SU-8包层对温度灵敏度做补偿,降低了波导开关的温度敏感特性。采用热驱动开关实现了1591 nm波长处约9.5 dB的消光比。同时提出一种新型级联波导来优化开关结构,实现了27.46 dB的消光比。     

Thermal modification of brittle CoFeNi2(Ti3Si5)0.16 eutectic high-entropy alloy by annealing treatment

Adopting the idea of thermal modification of conventional Si-containing eutectic alloys,this study performed heating of the brittle CoFeNi₂(Ti₃Si₅)_0.16eutectic high-entropy alloy under various annealing conditions to attempt the fragmentation and spheroidization of eutectic microstructure and improve fracture plasticity.Results reveal that the as-cast alloy exhibited fine eutectic microstructures with lamellar+network morphologies,consisting of face-ce...     

Structure and mechanical properties of ZrO2-mullite nano-ceramics in SiO2-Al2O3-ZrO2 system

ZrO2-mullite nano-ceramics were fabricated by in-situ controlled crystallizing from SiO2-Al2O3-ZrO2 amorphous bulk. The thermal transformation sequences of the SiO2-Al2O3-ZrO2 amorphous bulk were investigated by X-ray diffraction, infrared spectrum, scanning electron microscope and differential scanning calorimetric. And the mechanical properties of the nano-ceramics were studied. The results show that the bulks are still in amorphous state at 900 ℃ and the t-ZrO2 forms at about 950 ℃ with a faint spinel-like phase which changes into mullite on further heating. ZrO2 and mullite become major phases at 1 100 ℃ and an amount of m-ZrO2 occur at the same time. The sample heated at 950 ℃ for 2 h and then at 1 100 ℃ for 1 h shows very dense and homogenous microstructure with ball-like grains in size of 20-50 nm. With the increase of crystallization temperature up to 1 350 ℃, the grains grow quickly and some grow into lath-shaped grains with major diameter of 5 μm. After two-step treatment the highest micro-hardness, flexural strength and fracture toughness of the samples are 13.72 GPa, 520 MPa and 5.13 MPa·m1/2, respectively.     

Reaction dynamics in the combustion synthesis system of Al-CrO3-Al2O3-NaF-N2-O2

A new material with heat-resistant and adiabatic characteristics and high strength was prepared using the combustion synthesis method by mixed powders of CrO3, Al, Al2O3, and NaF in atmospheric gas. The reaction dynamic process of the Al-CrO3-NaF-Al2O3-N2-O2 new material system by the combustion synthesis method was discussed based on the observation results by SEM, EDS, and XRD in combination with the combustion front quenching method （CFQM） and the relation curves between reaction free enthalpies and the corresponding temperatures. The combustion synthesis mechanism and the formation reasons of the phase in the combustion product were analyzed.     

SnO2及SnO2／Fe2O3复合微米材料的合成及表征

本文首先以SnCl2·2H2O为主要原料,无水乙醇为溶剂,利用溶剂热法于180℃反应24h得到了SnO2微球;再以所制备的SnO2微球为前驱体,FeCl3·6H2O为主要原料,通过水热法得到SnO2／Fe2O3复合材料．利用X射线粉末衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对所得产物进行了表征．结果表明：所得的SnO2为四方锡石型,形貌为微球,平均直径约为2．0μm;复合后得到的SnO2／Fe2O3微球平均直径约为2．5μm．其中,Fe2O3为六方赤铁矿型,在复合物的表面以小颗粒的形式存在,尺寸约为200nm．另外,也对SnO3与SnO2／Fe2O3微球的形成过程进行了讨论．     

GeO2-PbF2-ZnF2玻璃的Raman光谱和结构

用Raman光谱研究了GeO     

Ba3La2Ti2Ta2O15: A new microwave dielectric of A5B4O15-type cation-deficient perovskites

The synthesis, structure and properties of a new A5B4O15-type cation-deficient perovskite Ba3La2Ti2Ta2O15 were discribed. The compound was prepared by the conventional solid-state reaction route. The phase and structure of the ceramics were characterized by X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）. The results reveal that the compound is successfully synthesized. The compound crystallizes in the trigonal system with unit cell parameter a=5.6730（2） A, c=11.6511（2） A, V=324.93（1） A^3 and Z=1. The microwave dielectric properties of the ceramic are studied using a network analyzer, and it shows a high dielectric constant of 45.1, a high quality factors with Q×fof21 029 GHz, and a positive τf of 5.3 ppm℃^-1.     

复合固体酸TiO2-SnO2-Al2O3催化合成柠檬酸酯的研究

首次将TiO