Al_2O_3-SiO_2系凝胶纤维和多晶纤维的热行为

本文对 Al_2O_3—SiO_2系含 Al_2O_3 72、80和95wt-%的三种纤维进行了胶体组成、结构和流变性能,凝胶纤维在热处理过程中的物理化学变化以及成品纤维在大气和氢气中热行为的研究。三种胶体的组成、结构无实质性差异从而流变性能和凝胶纤维的热行为彼此大同小异:而三种多晶纤维显微结构有差异,导致耐热性有所不同。     

Al_2O_3-SiO_2系耐火材料高温力学性能

对Al_2O_3-SiO_2系高铝区域两个系列烧结材料在不同温度的机械性能(应力—应变关系、强度和蠕变试验等)的研究表明:(1)烧结矾土材料,Al_2O_3含量越接近70%,高温力学性能越好;(2)刚玉-莫来石材料,恰当比例的两晶相材料的高温力学性能优于单晶相材料;在单晶相材料中,莫来石优于刚玉。高铝耐火材料的高温力学行为主要取决于玻璃效应(玻璃基质的数量和粘度)和结晶效应(晶体间接触或结合的程度和方式)。     

复合Al_2O_3-SiO_2纳米颗粒的摩擦学性能研究

以硅烷偶联剂为改性剂对复合Al2O3-SiO2纳米颗粒进行原位改性,实现其在润滑油中均匀稳定的单分散。将改性后的复合Al2O3-SiO2纳米颗粒分别按质量分数为0、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%的量加入到润滑油中制成试样,进行四球试验和止推圈试验。对摩擦实验中的摩擦系数、磨斑直径、磨损量、摩擦副表面形貌进行分析。结果表明:当复合Al2O3-SiO2纳米颗粒添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,止推圈的磨损量出现负磨损,摩擦表面的磨痕明显的变浅、变窄。说明摩擦过程中,复合Al2O3-SiO2纳米颗粒沉积在摩擦副表面,形成一层保护膜有效的保护了摩擦表面,抗磨减摩作用显著。     

离子束辅助沉积制备多晶Al_2O_3薄膜

利用电子枪蒸镀 Al_2O_3,同时辅以 Ar 离子轰击的离子束辅助沉积方法(IBAD)制备 Al_2O_3薄膜,并与单纯电子枪蒸镀方法(PVD)制备的薄膜进行了结构和表面形貌的比较。IBAD 法可以得到结构均匀致密的γ-Al_2O_3晶态薄膜,而 PVD 方法仅能得到非晶态疏松的结构。分析结果表明,薄膜沉积过程中,提高离子轰击能量和增加基片加热温度在一定程度上具有相同的效果。     

溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体的热性能

为获得热性能优异的无铅玻璃粉体,采用溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体,通过扫描电镜(SEM)、差示量热扫描仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、"纽扣"实验等测试分析手段测定玻璃粉形貌、特征温度、晶化特性、热膨胀性及流动性,分析各性能之间的联系。结果表明:溶胶凝胶法制备的玻璃料疏松多孔,球磨后粒径主要分布于0.1~1μm;玻璃化温度为485℃、软化温度为541℃;在25~1 000℃范围内玻璃粉体为非晶态;热膨胀系数α_l(25~300℃)为6.57×10~(-6)℃~(-1);在700~725℃烧结具有良好的流动性。     

中空纤维担载Al_2O_3-SiO_2复合膜的研制

采用溶胶-凝胶法在α-Al2O3中空纤维载体上制备了Al2O3-SiO2复合膜,并对复合膜的制备条件及稳定性进行了研究.利用SEM和EDS对复合膜的微观形貌及化学组成进行了分析.结果表明,所制备的担载复合膜表面完整、无缺陷.气体渗透实验进一步说明,复合膜具有一定的气体选择性,在0.1 MPa下对H2/N2的分离因子为3.03,表明气体通过膜的扩散以Knuen扩散传质为主.用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,其比表面积为294.85 m2/g,总孔容为0.28 mL/g,最可几孔径小于3 nm.     

碳纳米管增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶制备及性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)、六水氯化铝(AlCl3·6H_2O)和碳纳米管(CNTs)为硅源、铝源和增强体,采用溶胶-凝胶和超临界二氧化碳干燥制备不同比例CNTs增强Al_2O_3-SiO_2气凝胶,研究了CNTs的加入对Al_2O_3-SiO_2气凝胶压缩强度的影响,并利用扫描电镜、氮气吸附、热重和万能材料试验机对其基本物理性质、微观结构、比表面积和孔结构、热学性能和压缩强度进行了分析。结果表明,随着CNTs含量增加,Al_2O_3-SiO_2气凝胶的密度、收缩率和压缩强度,由不添加CNTs时的0.105g/cm~3、9.1%和0.76MPa增大为添加1.5%(wt,质量分数)CNTs增强时的0.182g/cm3、18.3%和8.59MPa,表明CNTs的加入能有效提高Al_2O_3-SiO_2气凝胶的力学性能。     

等离子喷涂纳米结构Al_2O_3-TiO_2-SiO_2-SiC喂料的研究

纳米结构Al_2O_3、TiO_2、SiO-2、SiC粉体经过合理的预处理,经制浆并喷雾干燥,得到微米级粉体,然后将制备出的粉体进行1100℃烧结。着重研究实验条件对粉体制备的影响,利用扫描电镜观测粉体的形貌,通过XRD检测烧结前后物相的变化。结果表明:在喂料制备过程中发现,粉体的松装密度和搅拌时间是成两段线性关系,不同的喷雾造粒温度对粉体形貌有重要的影响。在250℃制得的粉体内部部分中空、结合强度高、球形度好。粉体经合适的温度烧结后,没有新物相生成,是适合等离子喷涂的纳米喂料。     

热历史对SrO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃析晶动力学的影响

以SrO-Al2O3-SiO2系玻璃为研究对象,采用Ozawa方程、Kissinger方程和JMA修正方程研究了热历史对玻璃析晶动力学的影响。结果发现化学组成相同的玻璃,热历史对其析晶活化能E、Avrami指数n和析晶速率指前因子υ影响较明显,采用不同的计算方法得到的结果存在不同程度的差异。通过玻璃析晶试验发现热历史对微晶玻璃主次晶相的析出没有影响,热历史对析晶活化能的影响主要来源于析出主次晶相的比例不同。     

α－Al_2O_3与CaO－Al_2O_3－B_2O_3系玻璃复合材料的等速升温

用ＤＴＡ、ＸＲＤ及压汞方法研究了α－Ａｌ２Ｏ３与ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系玻璃复合材料的等速升温烧结与相组成．实验表明：在７０－９００℃时烧结快速进行．９００℃后由于闭气孔大量生成使致密化速度减慢．钙长石是由玻璃析晶及α－Ａｌ２Ｏ３与玻璃在＞７００℃反应生成．     

SiO_2溶胶含量对Al_2O_3-SiO_2-TiO_2复合膜的影响

采用不同配比的Al2O3、SiO2、TiO2溶胶,通过溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2-TiO2复合膜.通过凝胶时间、TG-DTG、FT-IR和AFM等表征手段对溶胶的稳定性、复合膜的热稳定性、结构特征和表面微观形貌进行综合分析.实验结果表明:SiO2溶胶含量是影响复合溶胶稳定性的主要因素,随着SiO2溶胶含量的增加,复合溶胶的稳定性越小,凝胶时间越短,制膜时间缩短;TG-DTG分析表明,350℃以后,无明显的热效应,可见三组分复合的膜热稳定性较好;FT-IR表明,整个复合体系是以Si-O-Si为主要支架结构的,并生成了更加稳定的氧桥键(Si-O-Al和Ti-O-Al-O-Si等)而形成网络结构;AFM分析表明,复合膜的孔隙率较高,具有纳米尺寸孔洞,5μm范围内膜表面不太平整,通过多次涂膜可以减小缺陷,平均孔径约为53.8nm.     

分散途径对Al_2O_3-SiO_2/PAA系统流变性的影响

在研究pH值对Al_2O_3/SiO_2二元悬浮体系流变性的基础上,着重研究了分散途径对PAA分散的Al_2O_3-SiO_2二元体系流变性的影响。实验表明,在无分散剂时,Al_2O_3-SiO_2二元混合体系流变特性随pH值的变化可为3段:在pH值2.0以及pH值9.0两个区域,悬浮液处于稳定分散状态;而当pH值介于2.0~9.0时,浆液产生严重的絮凝现象,且絮凝程度高于Al_2O_3和SiO_2各自的单元体系。在pH值介于2.0~9.0时,通过添加PAA可使Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液达到稳定分散状态;pH值为6.0时,采用普通添加方式PAA的最低添加量为0.8%(质量分数);改变分散途径后,分散所需的PAA最低添加量可降低50%,仅为0.4%(质量分数)。该结果表明,在Al_2O_3-SiO_2二元体系中,分散剂PAA在颗粒表面存在不均匀吸附现象,并且通过分散途径的设计,可有效地避免这种现象。另外,分散途径的设计可以提高PAA稳定分散的Al_2O_3-SiO_2二元悬浮液的抗离子强度特性,同时又可降低固含量对浆液流变性能的影响。     

含有机胶凝剂的Al_2O_3-SiO_2系泡沫料浆的流变性能与固化特性

采用泡沫法结合凝胶注模工艺制备莫来石多孔轻质材料,通过在Al_2O_3-SiO_2系泡沫料浆中分别引入三醋酸甘油酯、聚酰亚胺、羟丙基纤维素作为胶凝剂,研究胶凝剂的种类对泡沫料浆流变性能的影响及其与固化时间的关系规律。结果表明:3种胶凝剂对泡沫料浆的流变性能影响程度不同。流变性能直接影响泡沫料浆的固化时间,提高泡沫料浆的触变性、黏度增长速率以及扩大线性黏弹性区间是缩短泡沫料浆固化时间的有效途径。3种胶凝剂中,三醋酸甘油酯固化效果最佳,以其作为胶凝剂的泡沫料浆初凝时间和固化时间均最短。     

液态浸渗法制备Al_2O_3-SiO_2纤维/Al-Si复合材料

给出了硅酸铝（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）短纤维局部增强Ａｌ－Ｓｉ合金的液态浸渗制造工艺，并测试了该复合材料的强度以及摩擦磨损性能。试验表明，该复合材料的强度以及摩擦磨损性能均高于基体金属。     

等离子体增强原子层沉积Al_2O_3钝化多晶黑硅的研究

黑硅的纳米结构可以大大降低硅表面的入射光反射率,同时由于比表面积的增加使其钝化成为难题,从而影响其太阳电池的性能。等离子体增强原子层沉积(PEALD)法沉积的Al2O3钝化层具有良好的保型性和致密性,适用于黑硅纳米微结构的钝化。本文使用金属辅助化学法制备多晶黑硅,再经低浓度碱溶液处理优化黑硅结构,最后用PEALD沉积了不同厚度的Al2O3钝化层。采用扫描电镜、分光光度计和少子寿命测试仪对黑硅的表面形貌、减反射特性和少子寿命变化进行了分析。结果表明碱溶液处理后黑硅表面结构变得更为平滑,Al2O3钝化的黑硅经退火后少子寿命达到8.96μs,在可见光范围内反射率降低至3.7%,与传统制绒工艺的多晶硅片相比性能有明显提升。     

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2薄膜工艺参数探讨

用溶胶-凝胶法制备Al2O3-SiO2-ZrO2复合薄膜,研究溶胶成分和烧结工艺对薄膜质量的影响.通过黏度测试、热重分析、X射线衍射分析(XRD)及原子力显微镜分析(AFM)等测试方法对溶胶的稳定性、复合膜的热稳定性、晶相组成及表面形貌等进行分析.结果表明,当Al2O3∶SiO2∶ZrO2(mol/mol/mol)=1∶2∶0.5时,制得的溶胶粘度适中为3.22mPa·s、透明稳定,且干凝胶无开裂;以0.5℃/min的升温速率升至600℃焙烧2h,并在75℃和240℃附近以0.25℃/min的速率缓慢升温且适当保温后,可得外观透明、性能稳定的Al2O3-SiO2-ZrO2复合薄膜,并且薄膜呈致密性、表面平整、结构均匀、无裂纹.     

Al_2O_3-TiO_2纳米管制备研究

采用一种温和的制备方法首次制得Al2O3-TiO2纳米管。将TiO2粉体在常压下,于700℃熔融、110℃水热反应,制备了管径约为几纳米、单层管壁厚约为0.2纳米以及管长约为数微米的复合Al2O3-TiO2纳米管。利用TEM和XRD对其组织形貌进行表征,并对其形成机理进行了讨论。     

Tape Casting of Al_2O_3-TiB_2/Al_2O_3-Nano-TiC Multilayer Composites

Ceramic tapes, containing Al2O3-25 wt pct TiB2(B) and Al2O3-25 wt pct nano-TiC (c), have been obtained by tape casting process. Numerous tapes (about 60～80 tapes) were prepared by stacking in turn the composition (B) and (C), laminating under 10 MPa pressure, eliminating the solvent and burning out the polymer additives. The final green bodies were hot pressed at 1750℃ and 30 MPa. The composite has a bending strength of 568 MPa and a fracture toughness of 5.8 M Pa·m1/2. SEM analysis exhibits that Al2O3 particle growth was inhibited by TiC particles in C. but TiB2 particles could not hinder Al2O3 growth in B. The curves of GTA indicates that all organic additives could be removed completely above 600℃     

Si及α－Al_2O_3超细粉对Al_2O_3－ZrO_2－C系材料显微结构的影

本文探讨了Ｓｉ及α－Ａｌ２Ｏ３超细粉对Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２－Ｃ系材料显微结构的影响．认为在Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２－Ｃ系材料中同时加入Ｓｉ和α－Ａｌ２Ｏ３超细粉，Ｓｉ粉除了与Ｃ生成了ＳｉＣ纤维外，其反应产物ＳｉＯ２还与α－Ａｌ２Ｏ３超细粉及ＺｒＯ２生成了莫来石（Ａ３Ｓ２）和Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２－ＳｉＯ２（ＡＺＳ）固溶体，这些新生成的矿物相对试样的显微结构产生重要的作用．     

Calculation of the Quasiternary Systems:Si_3N_4-Y_2O_3-SiO_2,Y_2O_3-SiO_2-BeO and Y_2O_3-Al_2O_3-BeO

Based on the thermodynamic model of Kaufman for the calculation of quasibinary and quasiternary system, numerical method for the calculation of stable equilibrium is developed and thermodynamic data of undefined phases are discussed in this work for several ceramic systems.The calculated isothermal sections in Si3N4-Y2O3-SiO2 system meet well with other previous calculated phase diagrams and experimental results. The diagrams in Y2O3-SiO2-BeO and Y2O3-Al2O3-BeO systems are calculated for the approach of prediction.