Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2共晶陶瓷显微组织及力学性能的影响

为探索第三组元Y₂O₃添加对Al₂O₃/ZrO₂共晶陶瓷显微组织与机械性能的影响,本文利用低温度梯度的高温熔凝法制备了直径为20 mm的Al₂O₃/ZrO₂(Y₂O₃)共晶陶瓷块体,采用SEM、EDS及XRD技术对共晶陶瓷进行微结构分析,并利用维氏压痕法对其硬度和断裂韧性进行测试。SEM结果表明,凝固组织由群集的共晶团结构组成,随着Y₂O₃添加量的增加,共晶团形态由胞状转变为枝晶状,内部相间距在1~2 μm范围内变化。力学测试表明,Y₂O₃摩尔分数小于1.1%时,由于组织内部存在低硬度m-ZrO₂及微裂纹缺陷,故陶瓷硬度较低,约为(9.53±0.22 )GPa;当Y₂O₃摩尔分数为1.1%时,陶瓷硬度最大,约为(18.05±0.27)GPa;当Y₂O₃的摩尔分数大于1.1%时,由于共晶团边界区内气孔缺陷及粗大组织增多,引起陶瓷硬度值略有下降。低Y₂O₃摩尔分数添加时,陶瓷断裂韧性相对较高,约为(6.30±0.16)MPa·m^1/2,这与其内部存在大量微裂纹缺陷有关;随着Y₂O₃添加量的增加,陶瓷的微裂纹数量减少、边界区内缺陷增多,断裂韧性降低。     

共沉淀法合成近零膨胀ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷的致密化

采用化学共沉淀法合成前驱体,经1150℃ 烧结3.5 h得到近零膨胀26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷,并利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪研究了原料中加入Al(NO₃)₃·9H₂O对26 wt% ZrW₂O₈/ZrO₂复合陶瓷的相组成、致密度和热膨胀性能的影响。研究结果表明,少量添加Al(NO₃)₃·9H₂O可有效提高复合材料致密度,所得复合陶瓷的组分仍为立方结构的α-ZrW₂O₈和单斜的m-ZrO₂,其中添加2.21 wt% Al(NO₃)₃·9H₂O的复合材料的致密度达到理论密度的98.67%,且对复合陶瓷的热膨胀性能影响不大。其促进致密化机制为晶界处低熔点液相物质Al₂(WO₄)₃提高了复合材料的烧结性能,消除气孔促进致密化。     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

Nb2O5对透辉石基矿渣微晶玻璃显微结构和力学性能的影响

为研究Nb_2O_5对透辉石基矿渣微晶玻璃显微结构和力学性能的影响机理,以富铁白云鄂博西尾矿、粉煤灰为主要原料,采用熔融工艺制备了添加质量分数0%~4%Nb_2O_5的透辉石基矿渣微晶玻璃。DTA、XRD、SEM和力学测试结果表明,Nb_2O_5主要以Ca2Nb2O7第二相的形式存在于辉石相界,其含量随Nb_2O_5添加量升高而增大。同时辉石主晶相从类菊花状枝晶组织转变成平均尺寸逐渐减小的圆角岛状组织。微晶玻璃的抗折强度平均为207 MPa,当Nb_2O_5质量分数为2%时最高,达236 MPa。     

超重力下燃烧合成ZrO2(4Y)/Al2O3的成分、显微组织与力学性能

采用超重力下燃烧合成技术,通过调整ZrO₂体积分数,制备出不同成分与显微组织形态的ZrO₂(4Y)/Al₂O₃复合陶瓷,研究了材料成分、显微组织与力学性能之间的关系。XRD、SEM和EDS结果表明：当ZrO₂体积分数低于37%,陶瓷熔体生成为生长取向各异且以ZrO₂四方相亚微米纤维镶嵌于α-Al₂O₃上的棒状共晶团为基体的复合陶瓷;当ZrO₂体积分数高于40%,复合陶瓷基体则生长为略呈球形的ZrO₂四方相微米晶粒。性能测试结果显示,随着ZrO₂体积分数增加 , 陶瓷相对密度逐渐降低,陶瓷硬度与断裂韧性均在ZrO₂体积分数为33%时出现最高值,而陶瓷弯曲强度则在ZrO₂体积分数为29%达到最大值。     

NiCo2O4/氧化石墨烯复合材料制备与电化学性能研究

为了研究NiCo₂O₄/氧化石墨烯(NiCo₂O₄/GO)复合材料的电化学性能,本文通过先水热合成前驱体再煅烧的方法制备了一系列NiCo₂O₄/GO复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法对其进行物理表征,其中以GO质量浓度为1 mg/mL悬浊液制备出的NiCo₂O₄ /GO-3复合材料呈类海胆状结构.在1 M KOH水溶液中使用循环伏安法、恒电流充/放电法和交流阻抗法研究了NiCo₂O₄/GO复合材料电化学性能.研究表明,与纯NiCo₂O₄相比,制备的NiCo₂O₄ /GO复合材料的比容量和赝电容性能均有明显提高,这主要是由于NiCo₂O₄ /GO复合材料中NiCo₂O₄与GO纳米片的相互作用形成的高孔隙率复合结构;NiCo₂O₄ /GO-3复合材料在电流密度为0.5~3.0 A/g时,比电容超过650 F/g,具有良好的倍率性能和高比容量.采用本文方法合成的NiCo₂O₄/GO复合材料,既提高了其倍率性能又保证了高比容量,是一种良好的超级电容器电极材料.     

La2O3-TiC/W复合材料组织结构与力学性能

采用真空热压烧结法制备La₂O₃-TiC/W复合材料,并对其组织结构和力学性能进行了研究。结果表明：在一定成分范围内,La₂O₃和TiC的加入提高了复合材料的力学性能,La₂O₃和TiC共同作用时的强化效果强于La₂O₃和TiC单独作用的强化效果,但La₂O₃-TiC/W复合材料的密度和相对密度随TiC含量的增加而下降,并进而影响硬度和弹性模量的提高, 适量的La₂O₃有益于相对密度的提高;抗弯强度在1%La2O3 5%TiC/W成分含量时出现最大值901MPa,而断裂韧性在成分含量为0.5%La₂O₃-10%TiC/W时出现最大值10.07MPa·m1/2。本研究中,1%La₂O₃-5%TiC/W成分配比时具有较好的综合力学性能。La₂O₃-TiC/W复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和桥接。     

片状Al2O3对Al2O3/FEP复合材料热导率的影响

通过混炼工艺制备了片状Al₂O₃填充聚全氟乙丙烯(FEP)复合材料,以颗粒状Al₂O₃为对比样品,研究了片状Al₂O₃形状和尺寸对 FEP基复合材料热导率的影响,利用SEM观察了FEP基复合材料的微观形貌。结果表明：在低填充量下,Al₂O₃颗粒在FEP基体中呈“海岛”状分布,没有形成连续的导热网链,但其热导率明显提高;复合材料拉伸强度与断裂伸长率随Al₂O₃含量的增加而减小;低填充量时复合材料热导率的提高主要来自Al₂O₃的微细片状结构,这种微细片状结构一方面提高了有效导热路径,另一方面增加了颗粒与基体之间接触面积,因此有利于热导率的提高。     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

热处理对Bi2O3-B2O3-SiO2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体,在200 ℃、400 ℃、600 ℃和800 ℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及“纽扣”烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi³⁺逐渐进入玻璃网络中,[BiO₆]八面体和[BiO₃]三角体、[BO₄]四面体和[BO₃]三角体分别与[SiO₄]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、 润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600 ℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485 ℃及542 ℃,热膨胀系数α约为7.067×10-6/℃。     

BaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷导电性能的影响

利用冷压-烧结技术制备了BaO掺杂的1ONiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了BaO掺杂量对1ONiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成及电导率的影响.结果表明,当BaO掺杂量为O～4%(质量分数)时,烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,BaO促进了致密化烧结,降低了烧结温度;TG-DSC分析发现,在303～1233K温度范围内,1ONiO-NiFe2O4陶瓷在空气气氛中先吸氧后失氧;导电率测试表明,掺杂BaO能显著提高材料的高温电导率,且掺杂0.5%样品在1233K时材料达到最大电导率11.76S/cm,是未掺杂样品的12.8倍.     

La2O3添加对MgAl2O4-CaAl4O7-CaAl12O19复合材料烧结行为的影响

为适应材料轻量化的发展需要,在1 400~1 600℃温度下开发了MgAl₂O₄-CaAl₄O₇-CaAl₁₂O₁₉（MA-CA₂-CA₆）复合材料,并考察了La₂O₃添加对该复合材料烧结行为、显微结构和力学性能的影响。结果表明,La₂O₃添加剂优先固溶到MA-CA₂-CA₆复合材料组成晶相CA₆中,促使CA₆相发生晶格畸变,有效抑制了CA₆晶粒沿基面的异常长大,其形貌由片状向等轴状趋势转变,促使MA-CA₂-CA₆复合材料制备过程中由于CA₆晶粒异常长大而导致的多孔网状显微结构得以有效消除,因此也极大地改善了Mg²⁺的扩散条件,在一定程度上间接促进了MA晶粒的发育,有效促进了MA-CA₂-CA₆复合材料的烧结。经1 200℃预烧、1 600℃保温2 h烧成后,当La₂O₃的添加量为4wt%时,MA-CA₂-CA₆复合材料试样的显气孔率由19.2%下降至6.1%,体积密度由2.78 g/cm³上升至3.18 g/cm³,制得了MA、CA₂、CA₆晶相呈现交织分布、显微结构致密、有利于其力学性能改善的La₂O₃/MA-CA₂-CA₆复合材料,经1 200℃预烧、-1 600℃保温2 h烧成后的4wt% La₂O₃添加试样,其冷态抗压强度由317 MPa增加到了501 MPa。     

CoFe2与CoFe2O4质量比及MgO稀释对CoFe2@CoFe2O4磁性的影响

采用金属有机盐热分解方法制备了MgO包覆的CoFe₂O₄纳米粒子（CoFe₂O₄@MgO）,然后将CoFe₂O₄@MgO在H₂中还原,接着在空气中氧化制备了一组CoFe₂@CoFe₂O₄@MgO样品;用盐酸溶液溶解CoFe₂@CoFe₂O₄@MgO中的MgO获得另一组样品（CoFe₂@CoF₂O₄）。测量并绘制了CoFe₂@CoFe₂O₄@MgO和CoFe₂@CoF₂O₄的磁化强度随外磁场及温度变化的关系曲线。随着氧化温度升高,CoFe₂@CoFe₂O₄@MgO和CoFe₂@CoF₂O₄的矫顽力H_c、饱和磁化强度M_s、剩磁比M_r/M_s及磁有序状态发生显著变化,这些变化强烈依赖于磁性粒子的各向异性及粒子间的偶极相互作用。     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

烧结气氛对Ni-Fe尖晶石陶瓷致密化和导电性能的研究

制备了不同气氛下烧结的NiFe2O4陶瓷材料,研究了烧结气氛和烧结温度对NiFe2O4。陶瓷物相组成、致密度、导电率和显微组织的影响。结果表明：NiFe2O4在N2气氛下烧结时,晶格发生部分畸变,但物相组成不发生改变;与空气条件下烧结过程相比,N2气氛在保证材料获得较高的致密度和导电率的同时,有效降低了烧结温度。NiFe2O4陶瓷在N2气氛中1250℃烧结时,致密度为93．20％,960℃下的导电率20．83S／cm,气孔率为6．80％,平均晶粒粒径为4～5μm。     

苯胺-SrTi(C2O4)2颗粒制备及其电流变性能

用沉淀法制备了苯胺-草酸氧钛锶（SrTi（C₂O₄）₂）颗粒。FTIR分析表明,苯胺已引入到SrTi（C₂O₄）₂颗粒的表面;XRD分析表明,苯胺-SrTi（C₂O₄）₂颗粒为含少量结晶的无定形态。采用SEM观察颗粒的形貌,结果表明,随反应体系中苯胺与钛原子物质的量比n_aniline/n_Ti的增大,苯胺-SrTi（C₂O₄）₂颗粒由近似球状（n_aniline/n_Ti =0）变为多面体状（n_aniline/n_Ti =2）,而后变为棒状与团簇状颗粒的混合体系（n_aniline/n_Ti =3）。以苯胺-SrTi（C₂O₄）₂颗粒为分散相制备颗粒质量分数为66.7%电流变液,电流变性能测试结果表明,在n_aniline/n_Ti =2时,电流变液具有较高的剪切应力和剪切屈服强度、较大的漏电流密度。苯胺在颗粒制备过程中起控制颗粒形貌的作用,在电流变液体系中起极性分子的作用,其对苯胺-SrTi（C₂O₄）₂电流变液性能的影响是两种效应综合作用的结果。     

Improvements in mechanical properties of TiB2 ceramics tool materials by the dispersion of Al2O3 particles

TiB₂–Al₂O₃ composites with Ni–Mo as sintering aid have been fabricated by a hot-press technique at a lower temperature of 1530 °C for 1 h, and the mechanical properties and microstructure were investigated. The microstructure consists of dispersed Al₂O₃ particles in a fine-grained TiB₂ matrix. The addition of Al₂O₃ increases the fracture toughness up to 6.02 MPa m^1/2 at an amount of 40 vol.% Al₂O₃ and the flexural strength up to 913.86 MPa at an amount of 10 vol.% Al₂O₃. The improved flexural strength of the composites is a result of higher density than that of monolithic TiB₂. The increase of fracture toughness is a result of crack bridging by the metal grains on the boundaries, and crack deflection by weak grain boundaries due to the bad wetting characters between Ni–Mo and Al₂O₃.     

CuFe2O4/纳米纤维素磁性复合材料的制备及催化性能

采用简单易行的一锅溶剂热法原位合成CuFe₂O₄/纳米纤维素（CuFe₂O₄/CNC）磁性复合材料,并研究CuFe₂O₄/CMC磁性复合材料催化剂在NaBH₄作用下催化还原4-硝基酚（4-NP）性能。结果表明:所制备的CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料为单一尖晶石结构,具有超顺磁性,纳米颗粒尺寸约为10 nm,其饱和磁化强度为33.15 emu·g-1。与CuFe₂O₄纳米颗粒相比,CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料的比表面积提高到89.9 m2·g-1（CuFe₂O₄纳米颗粒的比表面积为53.9 m2·g-1）。CNC有助于改善CuFe₂O₄的单分散性,且对4-NP的吸附作用能加快反应的传质速率。将CuFe₂O₄/CNC磁性复合材料用于催化还原4-NP,反应符合一级动力学特征;当CNC的添加量为0.2 g时,可以将4-NP（100 μL,0.005 mol·L-1）溶液在25 s催化还原完全,表现出优异的反应活性。催化剂循环使用5次后,对4-NP的转化率仍能保持90%以上。      

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。