单壁碳纳米管纯度准确测量中热重分析的有效测量

单壁碳纳米管纯度的准确测量在其国际贸易中具有直接的决定作用.单壁碳纳米管纯度测量中的热重分析有效测量与仪器校准、氧化温度定义以及其他测量条件密切相关.其有效程序为:采用居里点标准样品和标准砝码校准热重分析仪的温度和重量;定义氧化温度为失重最大时的温度;升温速率为5—10℃/min;氧气流速为10 ～ 15mL/min;...     

木棉基活性碳纤维的制备研究

用不同预氧化条件与不同活化温度制得新型木棉基活性碳纤维(ACF).应用N2吸附-脱附等温曲线对其表面孔结构进行表征.采用热重分析研究木棉纤维的活化过程和预氧化对于活化过程的影响.结果表明,制备木棉基ACF的最佳工艺条件是先在(NH4)2HPO4中进行浸渍,然后在空气中氧化,最后在650℃下活化.无论是否进行预氧化,该类活性碳纤维的平均孔径均约为2nm;预氧化处理会改变材料的比表面积,最佳条件下得到的纤维具有最大的比表面积(1518m2·g-1);热失重分析表明,预氧化使得(ACF)的热稳定性提高.     

赤磷基发烟剂的热分解及稳定性研究

采用热重-差热(TG-DTA)分析方法在空气气氛中对赤磷(RP)、硝酸钾KNO_3、硝酸钡Ba(NO_3)2、二氧化锰MnO_2、氧化铁Fe_2O_3、高锰酸钾KMnO 4及其混合物的热分解行为进行研究。所得结果如下:赤磷与KNO_3、Ba(NO_3)_2、MnO_2、Fe_2O_3、KMnO_4构成混合物的反应温度区间分别为399.5～469.8℃、445.7～471.6℃、409.8～479.3℃、419.8～466.5℃、396.2～467.4℃。同时,根据不同升温速率下赤磷与不同氧化剂组成的混合物的热分析结果,计算得到各混合物的自加速分解温度(Te0),临界点火温度(Tb)、活化能(E)、活化熵(△S#)、活化焓(△H#)以及活化吉布斯自由能(△G#)等重要参数。另外,对赤磷与不同氧化剂组成混合物的摩擦感度和吸湿性也进行了研究,根据这些结果发现最适合与赤磷组配的氧化剂为Ba(NO_3)2、MnO_2和Fe_2O_3。     

同步热分析法研究超级铝热剂Al/MnO2的热安定性

为研究超级铝热剂Al/MnO_2的热安定性,利用水热法制备纳米级MnO_2,采用透射电子显微镜(TEM)对纳米Al粉的氧化层厚度进行表征,计算出Al粉中纯Al的质量分数,从而确定更优配比.采用超声共混法制备得到超级铝热剂Al/MnO_2,利用X射线衍射技术(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对超级铝热剂Al/MnO_2的晶型和形貌进行表征,采用热重-差示扫描同步热分析技术(TG-DSC)在不同升温速率条件下研究了超级铝热剂Al/MnO_2的非等温热行为,通过微分Kissinger法和积分Ozawa法计算样品的活化能,对活化能计算结果进行对比.结果表明:水热法制备得到的纳米级MnO_2呈短棒状,晶型为α型,球状Al粉氧化层厚度约5 nm,纯Al质量分数约64.5%,超级铝热剂Al/MnO_2铝热反应的温度区间为540～570℃,放热量约930 J/g;利用Kissinger法和Ozawa法拟合相关性较高,计算得到的活化能分别为429.1和421.9 kJ/mol.两种方法计算得到的活化能结果相近且数值较高,表明超级铝热剂Al/MnO_2具有较好的热安定性,安全性能良好.     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜--(Ⅱ) 动力学因素对微孔膜结构的影响

选择低密度聚乙烯(LDPE)为主体材料,二苯醚(DPE)为稀释剂,研究了淬冷温度、粗化时间等影响液滴生长的动力学因素对热诱导相分离法(TIPS)制备LDPE/DPE微孔膜结构的影响.结果表明,在相同粗化时间的条件下,随着LDPE/DPE体系冷却温度的逐渐升高,孔径逐渐变大.对于质量百分数为20%LDPE/DPE体系,在结晶温度以下(0 ℃、30 ℃、60 ℃)粗化时,温度对微孔膜的孔径影响较小.而在90 ℃的恒温条件粗化时,体系始终处在液-液相分离区域,最终得到微孔膜的孔径接近5 μm.在结晶温度以下(60 ℃)进行恒温粗化,粗化时间对微孔膜的孔径影响不大;而在结晶温度以上(90 ℃)进行恒温粗化时,则是随着粗化时间的延长,微孔膜的孔径逐渐变大.     

基于BaO-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2体系探究BaCO3的残余量及其对玻璃热性能的影响

采用中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC, Intermediate Temperature-Solid Oxide of Fuel Cell)封接玻璃BaO-CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂体系探究三种熔制工艺(1300℃保温1 h; 1400℃保温1 h; 1400℃保温3 h)对玻璃原料BaCO₃的残余量及玻璃热性能的影响。利用差热-热重分析(DTA-TG)对配方粉体和不同熔制工艺获得玻璃的热性能进行表征, 根据DTA-TG数据进行了计算并验证BaCO₃的残余量。通过傅里叶红外光谱、XRD和热膨胀系数测定仪对样品进行了表征。结果表明: 采取1300℃保温1 h制备的玻璃中仍有59wt% BaCO₃未分解, 并且析出的单斜BaAl₂Si₂O₈晶体降低了玻璃的膨胀系数; 1400℃保温3 h制备的玻璃由于Al₂O₃含量增加, 玻璃软化点(T_s)明显升高(>800℃), 1400℃保温1 h制备的玻璃在室温到玻璃温度转变点范围内的膨胀系数为10.3×10^-6 K^-1。因此对于本实验玻璃配方, 1400℃保温1 h是最为合适的熔制工艺, 可以用于SOFC电堆的封接。     

战斗部炸药装药安定性评估

依据火炸药安定性测试中的热减量法,对某战斗部炸药装药在95℃时的热安定性进行了实验研究,并采用回归分析等方法对实验结果进行了统计分析,获得了其安定性的评估模型及其置信区间,为评估该战斗部炸药装药的热安定性提供了依据.     

AAO模板受热失重及发光机理的研究

为了深入理解草酸溶液中制备的阳极氧化铝(AAO)模板受热失重以及草酸根对模板发光性能的影响,利用程序升温脱附与质谱联用(TPD-MS)、热重分析(TGA)、差热分析(DTA)以及光致发光(PL)等技术对AAO模板进行了系统研究.热失重分析结果表明,当温度低于402.2℃时,发生H2O、CO以及CO2分子的脱附以及掺杂草酸的分解,其中H2O的脱附为失重的主要原因;在402.2~866.7℃范围内,主要是草酸盐分解放出CO和CO2引起失重,CO为主要产物;碳酸盐以及残余的草酸盐的剧烈分解发生在866.7~1022.9℃范围内,主要放出CO2,并且引起大量失重.由热重结果及脱附产物中CO的摩尔比得到草酸根残余量随处理温度的变化趋势.最后,对模板PL强度、草酸根含量以及氧空位缺陷(F+)浓度三者随处理温度的变化趋势进行了关联,对AAO模板发光的原因进行了分析.     

双基推进剂用硅橡胶材料包覆设计研究?

以自制涂层、硅橡胶为包覆层对双基推进剂进行包覆,采用热分析法对迁移进硅橡胶包覆层的硝化甘油(NG)含量进行分析,结果表明NG含量极少;并对其黏结性能进行测试,试验数据表明其黏结可靠、良好。将此包覆设计用于实际装药包覆,将包覆装药装填到自制火药启动器后,在常温(25℃)、低温(-50℃×12 h)、高温(60℃×12 h)条件下和经过高低温冲击试验后进行发动机静态点火试验,测试燃烧室压力-时间曲线(p-t曲线),结果表明工作曲线均正常。     

核桃壳三聚氰胺改性脲醛树脂的制备及其热降解性能表征

将超微粉碎后的核桃壳(W S)与甲醛溶液共混,在测定共混溶液反应活性的基础上将共混液作为添加剂与三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)进行共缩聚反应合成核桃壳粉胶(WSMUF),并对WSM U F树脂进行了基本性能检测和热行为分析.研究结果表明:在反应温度为90℃,反应时间为1 h条件下WS与甲醛具有较好的反应活性.WS用于树脂合成的最佳添加量为mWS(核桃壳质量)/m(WS+U)(核桃壳与尿素的质量和)=0.15,所制备的板材甲醛释放量为0.35 mg·L-1,相比未添加WS合成的M U F0树脂,甲醛释放量降低了69.43％,板材湿胶合强度降低21％,热降解峰值温度向高温方向偏移,同时炭残留量偏低.WS超微粉的添加在不改变胶层脆性基础上,能有效降低树脂体系游离甲醛和板材甲醛释放量.     

PVC/ABS共混物的热稳定性

通过熔融共混的方法制备了不同配比的聚氯乙烯(PVC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共混物,采用热失重法和刚果红试纸法对共混物的热稳定性进行了研究。热失重分析发现,共混物第一阶段失重的起始失重温度T01和最大失重速率时温度T1m都随着ABS接枝共聚物含量的增加向低温方向移动,ABS的加入促进了PVC的降解;刚果红试纸法分析发现PVC/ABS共混物的静态热稳定时间比PVC的长;透射电镜观察发现ABS接枝共聚物的加入改善了PVC的加工流动性,提高了稳定剂的分散性和效率,这是共混物稳定时间变长的主要原因。     

环氧树脂/微胶囊红磷体系对高抗冲聚苯乙烯阻燃性能的研究

用锥形量热仪、TGA、LOI及UL94垂直燃烧研究了Novolac对MRP阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS)性能的影响.结果表明,在MRP阻燃HIPS中添加适量的Novolac,可以使材料的阻燃性能满足使用要求,且随着Novolac用量的增加,材料的阻燃性能和热稳定性上升.     

预氧化铝硅涂层在1150℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为

为探究预氧化处理对改善金属粘结层在超过1 000℃时抗热腐蚀性能的有效性,较为系统地考察了预氧化铝硅涂层在1 150℃下混合硫酸盐中的热腐蚀行为,并探讨了其作用机理。结果表明:预氧化处理能够较好地改善铝硅涂层在超过1 000℃时的抗热腐蚀性能,并且其热腐蚀动力学曲线在前60 h内呈现出近似抛物线规律;然而,预氧化铝硅涂层一旦发生内氧化,其腐蚀较未预氧化处理的将更加迅速,这与其在热腐蚀前期抗氧化元素Al的消耗较大有关。     

单相双稀土改性SrZrO3热障涂层的热物理性能

由于SrO和ZrO₂的蒸气压不同, 造成等离子喷涂SrZrO₃涂层组分偏离原始粉末化学计量比, 从而导致制备态涂层中出现第二相ZrO₂。为了获得高相稳定性的单相涂层, 实验采用固相合成法合成并经过喷雾造粒制备了双稀土改性Sr过量SrZrO₃(Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05)热喷涂粉末, 采用大气等离子喷涂方法制备了相应的涂层, 研究了单相双稀土改性SrZrO₃热障涂层的热物理性能及其热循环寿命。研究结果表明, 制备态Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05涂层中无第二相产生, 1600 ℃热处理360 h后Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05保持单相SrZrO₃结构, 高温相稳定性良好。Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05涂层的烧结系数为7.27×10 ^-6 s ^-1, 热处理360 h后该涂层的热膨胀系数为(9.0~11.0)×10 ^-6 K ^-1 (200~1400 ℃), 热导率为2.83 W/(m?K) (1000 ℃)。Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05/YSZ双层涂层的火焰循环次数为1000次, 失效区域主要发生在Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05陶瓷层内。在喷涂粉末中增加SrO的含量能够弥补在大气等离子喷涂过程中Sr元素过量挥发的问题, 成功制备了单相双稀土改性Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05热障涂层。双稀土掺杂能够明显提高涂层的热膨胀系数, 且单相双稀土改性Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05涂层的抗烧结性能明显优于SrZrO₃涂层, 但单相Sr_1.1(Zr_0.9Yb_0.05Gd_0.05)O_3.05涂层热导率比含有第二相的SrZrO₃涂层高。     

TGO对热障涂层失效的作用分析

热生长氧化物(TGO)的形成与长大是热障涂层失效的根本原因。先在IC10高温合金基体上超音速火焰喷涂(HVOF)NiCoCrAlTaY粘结层(BC层),再等离子喷涂二元稀土氧化物稳定氧化锆Sc2O3-Y2O3-ZrO2,喷涂样在1 100℃恒温氧化,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪对断面形貌、成分进行分析,讨论了TGO的形成机理及其与热障涂层失效的关系。结果表明:随着恒温氧化时间增加,TGO层底部的Al含量下降,上部、中间弥散颗粒及底部的Ni含量均增加,上部、中间弥散颗粒中Cr含量均减少;喷涂样氧化140 h后,TGO层由靠近陶瓷层的富(Cr,Al)2O3层、弥散其间的富Ni颗粒和靠近BC层的Al2O3层组成;TGO的生长速度先由Al与O2化学反应速度决定,接着受BC层金属元素扩散速度影响,最后由化学反应速度和扩散速度共同控制;减少TGO中的有害氧化物含量以降低涂层内的应力,可有效提高涂层的使用寿命。     

热处理温度对LaMgAl11O19涂层热/力学性能的影响

大气等离子喷涂制备的LaMgAl₁₁O₁₉ (LMA)热障涂层无定型相含量较高, 会严重影响涂层服役寿命。通过900~1600 ℃不同温度热处理12 h, 研究晶粒尺寸和孔隙率等微观结构和无定形相含量对LMA涂层力学、热物理以及抗热震性能的影响。结果表明: 喷涂态LMA涂层具有900和1163 ℃两个结晶温度点。900 ℃热处理后, LMA涂层中含有较多的无定形相以及最高的孔隙率((18.88±2.15)%), 1000 ℃测试时,具有最低的热扩散系数(0.53 mm²/s); 由于重结晶和烧结作用使得无定型相含量和孔隙率降低, 1100~1400 ℃之间热处理的涂层具有较高的硬度(1100℃时达到最高值(12.08±0.58) GPa); 1300 ℃热处理的涂层中含有大量微米级片状晶, 具有较高的应变容限以及平均热循环寿命(588次); 热处理温度达到1500 ℃时, 由于片状晶平行堆叠, 晶粒厚度迅速增加, 孔隙率增加、力学性能显著降低。热震过程中由于热应力的反复作用, 涂层内出现晶粒破碎和裂纹扩展等现象, 导致涂层最终失效。     

等离子喷涂铈酸镧热障涂层

采用等离子喷涂铈酸镧（La₂Ce₂O₇, LC）粉末制备了铈酸镧热障涂层（TBCs）.由于等离子喷涂过程中CeO₂的挥发量较多,造成涂层的实际成分为La₂Ce_1.66O_4.32,与原始粉末成分相比有所偏离.在1400℃下经240h热处理后LC涂层发生轻微的分解.在1000℃下LC块材的热导率约为0.51W/(m·K),比传统的氧化钇部分稳定的氧化锆（YSZ）块材的热导率降低了约75%.LC涂层的热膨胀系数（CTE）在450～1100℃范围内介于10×10^-6～13×10^-6K^-1,与相应温度范围内的YSZ相比较高.热膨胀性能测量表明,LC涂层从室温升到1250℃时发生轻微的烧结,在1250℃保温过程发生明显的烧结现象.LC热障涂层在1100℃条件下经60次热循环后从陶瓷层内部发生剥落.     

热处理对热障涂层孔隙率及热导率的影响

热障涂层高温使用过程中不可避免发生烧结,引起涂层失效。为探索烧结过程对涂层可靠性的影响,采用等离子喷涂制备氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层,并对其进行1 000,1 100,1 200,1 300℃高温烧结试验,研究其高温烧结过程中的微观结构及热导率演变规律。结果表明:高温热处理引起热障涂层组织结构和热导率均发生变化,稳定状态的孔隙率为12%~14%,在热障涂层服役温度范围内热导率增加到1.25~1.45 W/(m·K)。     

太阳能吸收AAO复合氧化膜的制备与性能

通过阳极氧化技术制备高度有序的多孔阳极氧化铝(AAO),交流扩孔后,在不同条件下向氧化铝孔内以50Hz的交流频率沉积Cu-Ni纳米复合粒子。经光谱测试分析可知:在电压12V、时间600s、温度25℃条件下制备的涂层具有良好的太阳光吸收性能,吸收率为0.91、发射率为0.18、品质因子为4.9。经SEM,XRD分析可知,复合氧化膜涂层表面得到CuAl_2O_4/Cu-Ni复合纳米棒阵列。目标涂层经600℃高温处理后,吸收率、发射率波动很小,涂层体系的热稳定性得到提高。其中,CuAl_2O_4的存在限制高温环境下Cu,Ni金属颗粒在界面处的扩散,减小氧化概率。