La2O3掺杂AgSnO2电接触材料的制备及性能研究

以Ag、Sn、La₂O₃粉为原料,采用机械合金法制备复合粉体。结合氧化法与粉末冶金工艺,对复合粉体进行氧化、压制、烧结。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪、硬度计、金相显微镜、金属电导率测量仪等对复合粉体氧化前后的形貌以及电接触材料烧结前后的性能进行表征。结果表明：烧结后,电接触材料硬度较于烧结前明显下降。同时电接触材料随Sn含量增大,电阻率升高,密度反而下降。在一定的La₂O₃(0wt.%、0.75wt.%、1.5wt.%、2.25wt.%、3wt.%)含量范围内,La₂O₃掺杂量越高,密度越低。同时电接触材料经烧结后,随La₂O₃含量增加,其电阻率先降后升,在La₂O₃含量为0.75wt.%时,电接触材料的电阻率最低。     

网孔结构La2Sn2O7粉体的制备及其在Ag-电接触材料的制备及性能研究

以五水四氯化锡和硝酸镧为原料,采用化学共沉淀法在烧结温度920℃条件下合成了锡酸镧粉体。通过高能球磨法+成型烧结工艺制得Ag-La₂Sn₂O₇电接触复合材料。重点考察了胶凝剂浓度、烧结工艺对La₂Sn₂O₇粉体形貌及物相的影响,并对Ag- La₂Sn₂O₇电接触材料的物理性能进行了分析。研究结果表明：以碳酸氢铵为胶凝剂,于烧结温度920℃,2h条件下获得具有网孔结构的La₂Sn₂O₇粉体;于成型压力1200MPa,烧结温度900℃,6h条件下制得的Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料表现出较佳的电阻率和硬度值。经过热挤压工艺,Ag-La₂Sn₂O₇电接触材料发生了大塑性变形,颗粒在热挤压过程中发生流动变形,形成类纤维状结构的排列分布状态,表现出更低的电阻率。     

Cu改性AgSnO2In2O3电接触材料的内氧化制备及其电气性能研究

采用合金熔炼—内氧化法制备了系列Cu改性AgSnO₂In₂O₃电接触材料样品。利用温升试验台和电寿命型式试验系统对Cu改性样品进行温升、电寿命性能评价,利用离位VR 3D投影技术、XRD与附带能谱的SEM等仪器对Cu改性样品的3D显微结构、物相组成、微观形貌及化学成分进行了表征,并探究其电寿命服役能力失效机制。结果表明:随着Cu掺杂量的增加,改性样品的显微组织从短小的类晶须状氧化物向细长的类纤维状氧化物组织转变,但当Cu掺杂质量分数高达6.8%时,组织内部发生了“溶解-偏析”现象,大量氧化物颗粒优先在晶界处发生偏聚。改性AgSnO₂In₂O₃触点材料的温升随着Cu掺杂量的增加呈先下降而后上升的变化态势,当铜掺杂量为2.15%时,其温升平均值低至76.558K。系列Cu改性AgSnO₂In₂O₃材料的电寿命服役能力顺序如下:Cu(2.15%)>Cu(1.65%)>Cu(1.1%)&...     

Bi2Sn2O7含量对改性Ag/SnO2电接触复合材料性能的影响研究

以SnO2、Bi2Sn2O7为增强相粉体,化学银粉为基体相,采用高能球磨辅助常压烧结工艺制备出系列Bi2Sn2O7改性SnO2增强银基复合材料。考察了Bi2Sn2O7含量、球磨时间、烧结制度对Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料物理性能的影响规律。结果表明：随着球磨时间从1h延长至12h,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合粉体从颗粒态向片状结构发生转变,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7复合材料的电阻率呈逐渐上升趋势而密度呈不断下降趋势。烧结温度的提升和Bi2Sn2O7掺杂量的增加均有助于降低Ag/SnO2-Bi2Sn2O7复合材料的电阻率,且当Bi2Sn2O7掺杂量为12 wt.%、烧结温度900℃时,样品Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7的电阻率达到最佳值2.24 μΩ·cm。循环50次的初期电弧烧蚀试验分析可知,相比于纯Ag/SnO2而言,Bi2Sn2O7改性样品表面的烧损面积并未快速扩展至整个表面,且当Bi2Sn2O7含量为6 wt%时,Ag/SnO2-(6 wt.%) Bi2Sn2O7样品表面的烧损面积最小。而当Bi2Sn2O7含量为12 wt.%时, Ag/ (12 wt.%) Bi2Sn2O7表面烧蚀区出现了飞溅现象,这可能归因于其较低的表面硬度(82.38HV0.3)。     

SnO2 增强相对AgCuOIn2O3 电触头材料显微组织与性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO₂含量的AgCuOIn₂O₃SnO₂电触头材料,利用扫描电镜和金相显微镜表征了材料的微观形貌及显微组织,分析对比了不同SnO₂含量的材料金相组织及其增强相的分布均匀性,并利用X射线衍射分析了材料的物相结构。测量了材料的抗拉伸强度、硬度、电阻等性能。结果表明：添加适量的SnO₂能使组织中的孔隙尺寸缩小、其他缺陷明显减少。氧化物弥散分布在银基体中,极大地改善了AgCuOIn₂O₃电触头材料的显微组织均匀性。在SnO₂含量不变时,材料的电阻率随塑性变形程度增加而有所降低;随着SnO₂含量增多,电阻率呈现先降低后升高的趋势,最后趋于定值,约为2.4 μΩ·cm。添加SnO₂后各试样材料的硬度均显著升高,SnO₂含量为1%（质量分数）的材料具有最优的抗拉伸强度和延伸率。     

多元复合改性Ag/SnO2触点材料的内氧化法制备与电气性能研究

为探究掺杂组元类型及含量对多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料的内氧化法制备工艺、微观结构、显微硬度、温升、电寿命等电气性能的影响规律,采用中频熔炼-铸造工艺制备了改性AgSnIn合金,通过内氧化法制备了多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料。利用AC-4电寿命型式试验平台对触点材料进行温升、电寿命性能评价。研究表明,改性Ag/SnO2In2O3材料的内氧化工艺优选参数为700 ℃,5 MPa,48 h。相比于Ni、Cu或Zn二元改性而言,Ni-Cu-Zn三元改性AgSn合金内部存在较大的微应变,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料的显微硬度随着In元素含量的降低呈先上升后急剧下降。由0.47 wt.%镍,0.4 wt.%铜,0.43 wt.%锌和2.1 wt.%铟元素组成的改性AgSnIn合金可实现完全内氧化,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料表现为最佳的显微硬度（1382.49 MPa）、最长服役寿命（28989次）和合适的温升（43.69 K）,这归因于显微结构中存在较大的微应变（19×10-3）和起到强化效应的晶界组织。经分析发现,在特定的In含量比例范围2.1~3.1 wt.%,改性Ag/SnO2触点材料的电寿命循环周期与显微硬度大小之间呈正相关性,这一结果将为Ag/SnO2触点材料的配方设计与电寿命性能预测提供新思路。     

Pt/Al2O3催化剂用于NO氧化的活化效应研究

柴油机氧化催化剂(DOC)能将尾气中部分NO氧化成NO_2,一定浓度的NO_2有利于柴油机颗粒捕集器(DPF)的连续再生和提高选择性催化还原催化剂(SCR)对NO_x的转化效率。针对DOC的新鲜态Pt/Al_2O_3 催化剂经过1次程序升温NO催化氧化活性明显提升的现象(活化效应),采用原位红外漫反射实验(in situ DRIFTS)、氢气程序升温还原、X射线光电子能谱(XPS)和高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)分析Pt/Al_2O_3催化剂相关过程的物理化学状态。分析结果表明,新鲜态Pt/Al_2O_3催化剂在300℃以下时载体上积累了大量的硝酸盐和亚硝酸盐物种,导致新鲜态催化剂活性不高;进一步的分析表明经一次程序升温后催化剂中与载体结合强的PtO_x物种的分解是引起活化效应的主要原因;经过3次程序升温反应,催化剂中Pt粒子的大小没有发生明显改变。     

β-Ga2O3：B3+蓝色长余辉性能的研究

利用高温固相法制备了蓝色长余辉材料β-Ga₂O₃: B₃₊. β-Ga₂O₃: B₃₊在 260 nm紫外光辐照5分钟后,撤去紫外光,在380-600nm光谱范围内呈现宽带的蓝色余辉,余辉时间超过0.5小时。通过激发光谱,发射光谱,余辉衰减曲线,热释光谱等实验手段对样品进行表征。实验结果表明,B₃₊的掺入能够提高β-Ga₂O₃的发光性质。β-Ga₂O₃: 80% B₃₊的热释光谱表明B₃₊的掺入能够增加陷阱数目及陷阱深度。     

电流加载法制备多形貌纳米SnO2

通过对两端为Cu（或Ni）导体中间层为高Sn合金的三明治结构线型钎焊接头试件加载高密度电流,创新性地实现了纳米SnO2的快速、便捷制备。经SEM、EDX和拉曼光谱分析表征确认所得SnO2为四方金红石结构,具有多种形貌,如枝状、针叶状、草丛状和棉絮状。本研究所发展的制备方法不仅可快速、高效地制备多形貌多尺度SnO2,还可为其它功能金属氧化物材料的制备提供有效的思路参考和技术方法借鉴。     

ZrB2增韧Al2O3陶瓷制备工艺及其对复相陶瓷力学性能影响

Al₂O₃陶瓷因具有很高的强度和耐蚀性受到广泛关注。但由于相对较差的韧性限制了其广泛应用。Al₂O₃陶瓷增韧的方式很多,本文采用微米ZrB₂来增韧氧化铝陶瓷,探讨复相陶瓷烧结工艺,并研究工艺参数对复相陶瓷力学性能及韧性的影响。结果表明：采用单因素法得到两种陶瓷最佳工艺参数分别是纯α-Al₂O₃陶瓷烧结温度为1500℃,成型压力为450MPa,保温时间为8h,球料比为1/2,保压时间为10min;ZrB₂(wt,20%)+α-Al₂O₃ (wt,80%)复相陶瓷烧结温度为1450℃,成型压力为450MPa,保温时间为8h,球料比为1/2,保压时间为10min。其中成型压力、烧结温度和保温时间对复相陶瓷硬度及致密度影响最大。ZrB₂的加入,在降低陶瓷烧结温度的同时,可以将纯α-Al₂O₃陶瓷的断裂韧性由5.2±0.3MPa.m^_1/2提高到6.7±0.2MPa.m^_1/2。     

MeO掺杂AgSnO2电接触材料的结构与性能

采用机械合金化技术将不同用量的CuO或Fe_2O_3粉掺入银和SnO_2粉中制备Ag/SnO_2(x)-MeO(y)复合粉体,并辅以热压成型工艺制得Ag/SnO_2(x)-MeO(y)电接触材料。采用扫描电镜、X射线衍射仪、电阻测试仪、硬度计及拉伸试验机等测试仪器对材料的组织结构、物理和力学性能进行了表征。结果表明:随着掺杂剂用量的增加,Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的密度逐渐降低,且CuO较Fe_2O_3更利于提高材料的导电性。2种掺杂剂均能显著改善Ag/SnO_2(x)-MeO(y)材料的塑性变形能力。Ag/SnO_2(11.2%)-CuO(0.8%)(也即CuO用量为0.8%)材料的电阻率达到最低值2.35μΩ·cm,延伸率约为9.1%,比Ag/SnO_2材料的延伸率提高近93.6%,综合性能最优。     

SnO2实心球制备及其在电接触材料中应用

以结晶四氯化锡(SnCl₄.5H₂O)和氢氧化钠(NaOH)为原料,采用水热法在180℃下反应25h成功地制备了SnO₂实心微球,并通过高能球磨法将SnO₂实心微球与化学Ag粉混合,并进行压制、烧结等工艺处理。考察了表面活性剂种类、水热时间及PH值对SnO₂微球形貌的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和维氏硬度计、电导率仪等分析手段对产物的形貌、结构及物理性能等进行了表征。结果表明,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,反应温度为180℃、PH值13时,可以得到分散性良好的SnO₂微球,微球为实心状,球形度好,尺寸在1~4 μm之间;与Ag粉经压制、烧结后片材的电阻率为3.18 μΩ.cm、密度为71.5 g.cm_-3, 均比普通纳米SnO₂粉体与Ag制得的样品性能好。     

In-situ TiB2 and Al2O3 formation by DC plasma spraying

In-situ plasma spraying (IPS) is a promising process to fabricate composite coatings with in-situ formed thermodynamically stable phases. In the present study, mechanically alloyed Al-12Si, B₂O₃ and TiO₂ powder was deposited onto an aluminum substrate using atmospheric plasma spraying (APS). It has been observed that, during the coating process, TiB₂ and Al₂O₃ are in-situ formed through the reaction between starting powders and finely dispersed in hypereutectic Al-Si matrix alloy. Also, obtained results demonstrate that in-situ reaction intensity strongly depends on spray conditions.     

Effects of K2O-Li2O doping on surface and catalytic properties of Fe2O3/Cr2O3 system

The effects of K₂O and Li₂O-doping (0.5, 0.75 and 1.5 mol%) of Fe₂O₃/Cr₂O₃ system on its surface and the catalytic properties were investigated. Pure and differently doped solids were calcined in air at 400-600 °C. The formula of the un-doped calcined solid was 0.85Fe₂O₃:0.15Cr₂O₃. The techniques employed were TGA, DTA, XRD, N₂ adsorption at −196 °C and catalytic oxidation of CO oxidation by O₂ at 200-300 °C. The results revealed that DTA curves of pure mixed solids consisted of one endothermic peak and two exothermic peaks. Pure and doped mixed solids calcined at 400 °C are amorphous in nature and turned to α-Fe₂O₃ upon heating at 500 and 600 °C. K₂O and Li₂O doping conducted at 500 or 600 °C modified the degree of crystallinity and crystallite size of all phases present which consisted of a mixture of nanocrystalline α- and γ-Fe₂O₃ together with K₂FeO₄ and LiFe₅O₈ phases. However, the heavily Li₂O-doped sample consisted only of LiFe₅O₈ phase. The specific surface area of the system investigated decreased to an extent proportional to the amount of K₂O and Li₂O added. On the other hand, the catalytic activity was found to increase by increasing the amount of K₂O and Li₂O added. The maximum increase in the catalytic activity, expressed as the reaction rate constant (k) measured at 200 °C, attained 30.8% and 26.5% for K₂O and Li₂O doping, respectively. The doping process did not modify the activation energy of the catalyzed reaction but rather increased the concentration of the active sites without changing their energetic nature.     

La2O3含量对Al2O3/Cu基复合材料组织与性能的影响

以La₂O₃粉、Al粉、CuO粉为反应物原料、纯铜为基体,采用原位合成技术和近熔点铸造法制备颗粒增强Cu基复合材料,研究La₂O₃对Al-CuO体系制备的Cu基复合材料组织及性能的影响。结果表明：添加La₂O₃可获得纳米Al₂O₃颗粒,且弥散分布于Cu基体中,制备的材料组织更加细小、均匀,其材料的电导率及摩擦磨损性能明显提高。当添加0.6%wtLa₂O₃,复合材料的电导率达到90.2%IACS,磨损量达到最小,相比未添加La₂O₃,其导电率提高10.1%,磨损量减小36.6%。     

Ag/SnO2电接触材料的制备及其燃弧特性研究

以Ag粉和自制SnO_2为原料,采用机械合金化和热挤压拉拔工艺制备Ag/SnO_2电接触材料。采用冷压焊工艺设备制备了Ag/SnO_2铆钉元件。采用X射线衍射仪(XRD)对Ag粉、自制SnO_2及Ag/SnO_2复合粉体进行物相分析;采用扫描电子显微镜(SEM)对电寿命测试前后Ag/SnO_2铆钉元件的表面形貌进行了表征。并考察了不同电气参数对Ag/SnO_2铆钉元件的燃弧特性、电弧侵蚀形貌、质量损失及其失效退化模式等特性研究。结果表明:Ag/SnO_2电接触材料在电弧作用下相比于纯Ag表现出更高的燃弧时间和燃弧能量,平均闭合与断开燃弧时间分别为51.78和25.86 ms,比纯Ag多出4.87和2.78 ms;同理,平均闭合、断开燃弧能量分别为988.14和493.85 mJ,比纯Ag高出104.93和58.76mJ;随着循环操作次数的增加,Ag/SnO_2电接触材料的总质量损失为负值,其失效退化模式主要表现为液滴飞溅与SnO_2颗粒上浮。     

Effect of Bi2O3 on structure and wetting studies of Bi2O3-ZnO-B2O3 glasses

Glasses with different Bi₂O₃ contents (37-42 mol%) have been prepared by conventional melt quench technique. The IR and Raman studies indicate that these glasses are made up of [BiO₆], [BiO₃], [BO₃] and [BO₄] basic structural units. The vibrations of [BiO₃] and [BO₃] become stronger as the content of Bi₂O₃ increases, which makes glass structure loosened. Viscosity of the glasses was measured by using a Rheotronic III paralleled plate rheometry, which shows that the viscosity of glass samples decreased when the content of Bi₂O₃ increased at the same temperature (400-460 °C). The temperature range which suits for glasses sealing was calculated by using the approximation of Arrhenian behaviour. The wetting performance of Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses was described by using high-temperature microscope, which also proves that the structure of investigated Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃ glasses become loosened due to the increasing of the content of Bi₂O₃.