纳米莫来石的制备及其对氧化铝陶瓷性能的影响

以硝酸铝和硅溶胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成了纳米莫来石粉体,进而探讨了纳米莫来石对氧化铝陶瓷烧结性能、抗弯强度以及抗热震性能的影响.结果发现,在1100 ℃煅烧硝酸铝与硅溶胶先驱体时仅有少量Al2O3生成,当将煅烧温度升高到1200 ℃时,获得了单一的莫来石晶相,粉体的平均粒径在50～60 nm之间;在氧化铝中添加2wt%～10wt%的纳米莫来石,可以有效促进陶瓷体的致密烧结,并获得良好的抗弯强度与抗热震性能;纳米莫来石含量为5wt%的陶瓷,在1650 ℃烧结后的抗弯强度为247.49 MPa,经过1200 ℃热震后的抗弯强度为218.52 MPa;当纳米莫来石的添加量超过10wt%时,将降低陶瓷的饱和体积密度,并恶化陶瓷的抗弯强度与抗热震性能.     

硫酸钾熔盐中合成莫来石晶须的形态和生长机理

以SiO2和Al2(SO4)3.18H2O为原料,在K2SO4熔盐介质中,分别于800℃、900℃、1000℃、1100℃和1200℃下保温3h,经溶解、分离、烘干后得到莫来石粉体,利用XRD和SEM对合成粉体的相组成和形貌进行了表征。研究结果表明:合成的莫来石粉体由纳米尺度的束状莫来石晶须组成;在900℃时开始形成莫来石,但仍有石英相存在;在1000℃时石英相完全消失,合成了高纯的莫来石粉体;当温度超过1100℃时,合成的莫来石开始分解。由此得出合理的合成反应温度为1000℃左右。同时,还根据液-固体系中晶体生长的基本理论,对束状莫来石晶须的形成机理进行了探讨。     

纳米晶莫来石粉体的高压致密化研究

利用高压烧结法研究纳米晶莫来石粉体。以100℃的升温步幅从1 100℃加热到1 500℃,使用高压凹陷砧型装置在4GPa压力下合成晶粒大小为51nm的莫来石粉体。根据致密化温度函数分析致密试样的物相组成和晶体结构参数。经XRD分析表明,新相(蓝晶石和刚玉)的生成改变了烧后试样的密度。采用高压法可以获得相对致密的烧结体。由于莫来石晶粒生长的各向异性,其微观结构呈针状。在1 400℃煅烧的细长莫来石晶粒的长度达到5μm左右,升高到1 500℃后晶粒变粗并保持原来的针状结构。莫来石粉体的维氏硬度随着烧成温度的升高而增大(直到1 400℃),然而在1 500℃由于晶粒粗化试样的维氏硬度呈下降趋势。     

莫来石-堇青石陶瓷窑具材料的性能及显微结构

研究了红柱石骨料的莫来石化作用及添加剂SiC的加入量、合成莫来石的引入和烧成温度对莫来石-堇青石窑具材料性能及显微结构的影响。结果表明 ,在 1380℃ 4h下烧成时 ,红柱石的莫来石化作用能大大改善材料的烧结性能 ;加入 4 %的SiC可提高材料的物理性能 ;部分合成莫来石的加入可克服红柱石在莫来石化过程中的不足 ,强化材料的组织结构 ,提高材料的物理性能     

莫来石与沉淀法白炭黑填充丁苯橡胶复合材料的性能比较

在双辊开炼机中将未处理或用质量分数为3%的硅烷偶联剂A-189处理的莫来石粉体加入到丁苯橡胶(SBR)中制成复合材料.研究莫来石的加入量对SBR性能的影响,并与沉淀法白炭黑填充的SBR的性能进行了比较.结果表明,莫来石粉体对SBR表现出半增强特性;与沉淀法白炭黑填充的SBR相比,SBR/莫来石复合材料表现出良好的硫化特...     

玉米淀粉造孔剂对富铝煤矸石合成轻质莫来石料的影响

为了综合利用煤矸石,以天然富铝煤矸石矿为原料,聚乙烯醇(PVA)为结合剂,玉米淀粉为造孔剂,于1 500℃保温3 h反应烧结合成轻质莫来石料,研究了造孔剂加入量(其质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)对轻质莫来石烧结性能以及显微结构的影响。结果表明:随着玉米淀粉加入量的增大,合成的轻质莫来石料体积密度明显降低,显气孔率和线收缩率显著增大,玉米淀粉的添加量以40%(w)为宜,此时合成的轻质莫来石料的体积密度和显气孔率分别为1.21 g·cm-3和62%;合成的轻质莫来石料的主晶相为莫来石,次晶相为刚玉,莫来石晶体呈柱状发育,刚玉晶粒被莫来石晶粒包裹,构成了疏松的空间网络结构。     

纳米TiO2添加剂对Al2O3陶瓷微观结构与烧结性能的影响

用微米级和纳米级两种不同的TiO2作为烧结助剂,研究其对Al2O3陶瓷微观结构和烧结性能的影响.结果表明:纳米TiO2能更好的提高Al2O3陶瓷的烧结活性,降低烧结温度.当TiO2含量为2%时,在1 580℃烧结试样的显气孔率为0.54%;在1 650℃烧结试样的显气孔率为0.16%.纳米TiO2的加入改变了Al2O3陶瓷的微观结构,更有利于Al2O3陶瓷的烧结.     

Sc_2O_3-Sm_2O_3共掺杂CeO_2基电解质的电导率和还原稳定性

以Ce(NO3)3·6H2O、Sm2O3和Sc2O3等为原料,采用凝胶浇注法制备出了不同组成的Ce0.8Sm0.2–xScxO2–δ(CSSO)粉体,并压制、烧结制得CSSO烧结体试样。对所制备CSSO粉体的相结构及烧结体的致密度、电导率等进行了测试,考察了Sm2O3和Sc2O3共掺杂对Ce元素价态稳定性的影响。结果表明:凝胶浇注干凝胶在800℃煅烧3 h可获得具有单一萤石结构的CSSO粉体,其成形压坯经1 500℃烧结后相对密度可达97.13%;CSSO烧结体的电导呈P型导体特征,组成为Ce0.8Sm0.15Sc0.05O2–δ的烧结体试样的电导率最高,在600℃时可达1.92×10–2 S/cm。适量掺杂Sc可提高CSSO电解质在还原气氛中的稳定性。     

氧化铝-莫来石复合粉对莫来石烧结行为的影响

将莫来石先驱体溶胶预先引入到硫酸铝水溶液中 ,干燥后经 12 0 0℃煅烧获得氧化铝 -莫来石复合粉料。研究了该粉料与硅溶胶混合获得的混合粉的烧结行为 ,并与氧化铝、莫来石晶种和硅溶胶三相混合获得的混合粉的烧结行为进行了分析比较。其中 ,两种混合粉料均是以理论莫来石组分进行配比 (Al2 O3∶SiO2 =72∶2 8) ,并且两种混合粉中莫来石晶种的质量分数均为 5%。实验结果表明 :前者在 1450℃烧结 2 0min即实现完全莫来石化 ,其显微结构为晶须状莫来石 ;后者在 150 0℃烧结 2 0min实现完全莫来石化 ,其显微结构为针状莫来石     

凝胶法片状莫来石粉的制备及应用

采用拟薄水铝石和非晶态超细SiO_2微粉为原料。以溶胶-凝胶工艺制取莫来石凝胶,通过干燥、煅烧研制得片状结晶莫来石粉。初步研究了凝胶法莫来石粉在钛酸铝陶瓷和烧结刚玉砖中的应用。实验结果表明:凝胶粉起到了促进烧结、降低烧成温度的作用,并使钛酸铝——莫来石复相陶瓷和刚玉砖的强度得到了显著提高。     

V2O5掺杂对莫来石晶须增强型陶粒支撑剂的性能影响

以高岭石质煤矸石为主要原料,V2O5为添加剂,于1400 ℃下制备了莫来石晶须增强的陶粒支撑剂,讨论了V2O5促进莫来石晶须生长机制及其添加量对支撑剂样品性能的影响.结果表明:随着V2O5的加入,支撑剂样品的主晶相莫来石逐渐生长形成莫来石晶须;当V2O5添加量为1wt％时,试样的性能最佳;体积密度1.25 g/cm3,视密度2.69 g/cm3,52 MPa闭合压力下的破碎率5.18％.     

原位反应合成多孔莫来石质支撑体及其显微结构

采用粉煤灰、烧铝矾七和球黏土为原料,通过原位反应烧结合成球形多孔莫来石质支撑体.考察了烧结温度对多孔莫来石质支撑体相转变、晶粒尺寸、孔径分布和气孔率的影响,并对其莫来石化的机理进行了探讨.研究表明:在1 300℃烧结温度下,二次莫来石在硅铝酸盐液相中通过溶解-沉淀机制开始成核,并于1 400℃烧结发育成针状的晶粒;当烧结温度升至1 500℃时,溶解在液相中的莫来石进行结构调整和生长,并最终在1 550℃发生原位反应并形成刚性交错网络结构的柱状莫来石.在低温(<1 400℃)烧结阶段,二次莫来石的成核和生长引起体积膨胀,导致气孔率随温度的升高而增大;在高温(≥1 500℃)烧结阶段,大量玻璃相的存在使液相烧结占主导,气孔率因体积收缩呈下降趋势.支撑体的平均孔径随烧结温度的升高而增大,其原因是在高温烧结时莫来石生长消耗过多的SiO2使大量微孔联接形成大孔.     

掺杂锶对高阿利特水泥熟料制备及性能的影响

采用正交试验方法研究了煅烧温度、保温时间及掺杂氧化锶和硫酸锶对高阿利特水泥熟料煅烧与性能的影响.借助于XRD和SEM-EDS等测试方法研究了水泥熟料的组成、结构及水泥性能.结果表明,高阿利特水泥熟料的最佳制备条件是煅烧温度为1450℃,保温时间为60min,氧化锶和硫酸锶的适宜掺量分别为1.5％、0.5％.在熟料中掺入氧化锶和硫酸锶可以促进阿利特矿物的形成,有利于水泥强度的提高.掺加适量氧化锶时,水泥的早期强度明显提高;而掺加硫酸锶时,有利于该水泥后期强度的提高.     

Densification and Microstructure of Sodium-Doped Colloidal Mullite

A series of mullite precursor gels to prepared by hetero-coagulation of boehmite and colloidal silica. Samples were doped with up to 1.5 wt% Na₂O. Na₂O additions as low as 0.16 wt% led to the formation of α-alumina and a stable glassy phase in addition to mullite. No evidence for the incorporation of sodium into the mullita structure was found by either XRD or ²⁷AlMAS NMR. SEM showed mullite doped with 0.16 wt% and greater Na₂O had an inter-granular glassy phase and large crystalline grains. It is thought that the majority of the sodium was present in the glassy phase. Sodium addition did not decrease the mullite crystallization temperature and did not lead to enhanced sintering.     

改性SiO2源对合成高纯莫来石材料结构及性能的影响

在天然石英中引入质量分数为8%的γ-Al₂O₃,经1 550 ℃加热处理实现了对SiO₂源的掺杂改性。以不同SiO₂源和γ-Al₂O₃为原料,对比研究了改性SiO₂源对合成高纯莫来石材料结构和性能的影响。结果表明:SiO₂中掺入少量γ-Al₂O₃后,其熔融温度降低;改性SiO₂源在较窄的温度范围(1 570~1 580 ℃)内转化为富SiO₂液相。大量富SiO₂液相的形成促进了莫来石化反应,加速了颗粒重排,提高了材料的致密度,从而改善了高纯莫来石材料的反应烧结性能。在煅烧过程中,富SiO₂液相逐渐被反应消耗转化为高温相的莫来石;同时,改性SiO₂源熔融提供的液相环境,促进了莫来石晶体的各向异性生长。经1 700 ℃保温3 h煅烧后,莫来石晶体发育呈柱状并形成交叉的网络结构,增强了晶体间的结合程度。采用改性SiO₂源合成的高纯莫来石材料,表现出更好的力学性能。     

利用太阳能多晶硅片生产过程中产生的固体废弃物合成莫来石晶须

以太阳能多晶硅片生产过程中产生的废弃石英坩埚及废弃超细氧化铝磨料为原料,以硫酸钠、硫酸钾复合盐作为熔盐体系制备莫来石晶须.同时,采用XRD,SEM等测试手段研究了不同温度下所合成粉体的物相及形貌分析.结果表明,在1100℃高火保温3h制备出了直径为0.1～2μm,长径比高达50～60的莫来石晶须,其形成机理属于熔解-沉淀反应机制.     

干粉酪素胶的研制

介绍了一种以酪蛋白酸钠为主要原料,以尿素、可溶性淀粉、氧化锌、硼砂、硫酸铝、防腐剂和消泡剂等为辅料的干粉酪素胶的制备方法。该胶适合用于车速为48000瓶/h的高速啤酒瓶贴标。实验结果表明,当w(酪蛋白酸钠)=10.8%～15%、w(硫酸铝)=0.3%～0.6%时,可调制出粘度为30～75Pa·s(20℃)和15～56Pa·s(25℃)胶料。干粉酪素胶在常温下溶解陈化24h即可使用,具有工艺简单、使用方便、易于贮存及运输等特点,为进一步工业化生产提供了依据。     

Transient liquid phase sintering of high-purity mullite for high-temperature structural ceramics

High-purity mullite ceramics, promising engineering ceramics for high-temperature applications, were fabricated using transient liquid phase sintering to improve their high-temperature mechanical properties. Small amounts of ultrafine alumina or silica powders were uniformly mixed with the mullite precursor depending on the silica-alumina ratio of the resulting ceramics to allow for the formation of a transient liquid phase during sintering, thus, enhancing densification at the early stage of sintering and mullite formation by the reaction between additional alumina and the residual glassy phase (mullitization) at the final stage of sintering. The addition of alumina powder to the silica-rich mullite precursor resulted in a reaction between the glassy silica and alumina phases during sintering, thereby forming a mullite phase without inhibiting densification. The addition of fine silica powder to the mullite single-phase precursor led to densification with an abnormal grain growth of mullite, whereas some of the added silica remained as a glassy phase after sintering. The resulting mullite ceramics prepared using different powder compositions showed different sintering behaviors, depending on the amount of alumina added. Upon selecting an optimum process and the amount of alumina to be added, the pure mullite ceramics obtained via transient liquid phase sintering exhibited high density (approximately 99%) and excellent high-temperature flexural strength (approximately 320 MPa) at 1500 °C in air. These results clearly demonstrate that pure mullite ceramics fabricated via transient liquid phase sintering with compositions close to those of stoichiometric mullite could be a promising process for the fabrication of high-temperature structural ceramics used in an ambient atmosphere. The transient liquid phase sintering process proposed in this study could be a powerful processing tool that allows for the preparation of superior high-temperature structural ceramics used in the ambient processing atmosphere.     

废旧锂离子电池正极活性材料的焙烧及其浸出

采用湿式破碎分选、钴酸锂与碳粉混合物预焙烧、钴酸锂预焙烧产物与硫酸钠和浓硫酸混合体系焙烧、热水浸出焙烧产物中的钴,研究了钴酸锂的焙烧及浸出过程。实验结果显示:锂离子电池经湿式破碎分选后铜箔的回收率大于97%,钴酸锂粉末回收率大于98%;钴酸锂与碳粉混合物经700℃预焙烧2 h后再与硫酸钠和浓硫酸在200℃下焙烧4 h,焙烧产物用70℃热水浸出30 min,钴的浸出率可达97%;XRD分析焙烧产物发现生成了Na2Co(SO4)2和Na6Co(SO4)4。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。