Fe~(3+)/Ti~(4+)赋存状态对钛酸铝/莫来石复合材料结构的影响

借助XRD、SEM和能谱分析仪等手段,研究了1 600℃煅烧中低品位矾土制备的钛酸铝/莫来石(Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss)复合材料经1 200℃保温12h后结构的稳定性。结果表明:高温煅烧中低品位矾土后,其合成材料的结晶物相组成为3Al_2O_3·2SiO_2ss、Al_2TiO_5ss和少量残存的方石英;Fe~(3+)或Ti~(4+)离子以不同形态赋存于结晶相(3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss)和非晶相。含Fe~(3+)/Ti~(4+)离子的3Al_2O_3·2SiO_2ss将Al_2TiO_5ss结晶相分割,使其蜷缩其间,并抑制Al_2TiO_5ss的分解;高温下,二者因组成元素相近而致使晶界融合,进而共同构建了体系牢固的致密骨架结构。由3Al_2O_3·2SiO_2ss和Al_2TiO_5ss等高温物相构成的致密结构将非晶相挤压于空隙结构的3Al_2O_3·2SiO_2ss晶间,避免了低熔点相富集带来的不利影响,进而赋予该Al_2TiO_5ss/3Al_2O_3·2SiO_2ss复合材料良好的结构稳定性。     

制备工艺对原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料显微组织影响及体系分析

以Al-SiO_2为反应体系,通过烧结反应原位合成了(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料。研究了第二相含量、烧结时间以及热锻压等工艺对(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的第二相形貌、尺寸及分布的影响,探讨了原位合成(Al_2O_3+Si)_p/Al复合材料的生成机制。研究表明,Si相含量随着第二相含量的增多而增多且与Al和Al_2O_3相界限相对明显;随着烧结时间的延长,Si相面积相对减小,Al_2O_3相的数量相对增加;锻压后,Si相和Al_2O_3分布更加均匀且尺寸减小。复合材料在液相烧结的过程中,高温下的液相粘性流动以及在原位反应时发生的颗粒重排与固相的溶解和沉淀对材料的致密化产生了较大的作用,当烧结温度达到1000℃时,Al_2O_3颗粒数量、分布情况都得到明显地改善。     

Al2O3-SiO2气凝胶的常压制备和性能研究

以六水氯化铝(AlCl_3·6H_2O)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法,经老化、常压干燥后,制备出块状乳白色的Al_2O_3-SiO_2气凝胶。气凝胶经过不同温度煅烧处理后,分别进行SEM、TEM、XRD、BET、TG、红外分析等性能分析。结果表明Al_2O_3-SiO_2气凝胶具有良好的热稳定性,SiO_2在气凝胶中以不定形存在,Al_2O_3以针状或长条状的勃姆石(γ-AlOOH)存在,经600～1 000℃煅烧后,转变为γ-Al_2O_3,当煅烧温度达到1 200℃时,Al_2O_3与SiO_2生成了莫来石相,抑制了γ-Al_2O_3向α-Al_2O_3转变。室温下,气凝胶比表面积为692.7 m~2/g,孔洞分布均匀,孔隙率高。随着煅烧温度升高,比表面积、孔容在逐渐减小,孔径稍微增大,当煅烧温度达到1 200℃时,气凝胶比表面积仍有67.3 m~2/g。     

SiO_2掺杂对四通道氧化铝中空纤维结构与性能的影响

采用相转化和高温烧结相结合的方法制备四通道α-Al_2O_3中空纤维,系统考察了SiO_2掺杂含量对中空纤维结构与性能的影响.结果表明,1 500℃煅烧温度下SiO_2与Al_2O_3发生原位烧结反应生成莫来石相,且莫来石相的含量随SiO_2掺杂含量的增加而增大;SiO_2掺杂含量的增加有利于提高中空纤维的纯水通量和孔隙率,当SiO_2掺杂含量达到20%(摩尔分数)时,中空纤维的纯水通量可达18.11m3/(m2·h),孔隙率为59.9%.选用SiO_2掺杂含量为20%的中空纤维作为载体,合成的中空纤维NaA分子筛膜用于90%(质量分数)乙醇/水渗透汽化分离,75℃下膜的渗透通量高达21.21kg/(m2·h).     

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。     

Bi~(3+)离子掺杂对(Y,Gd)AG∶Ce粉体发光性能的影响

以高纯稀土氧化物为原料,采用高温固相法合成了[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)高亮黄色荧光粉(x=0~0.01),并通过XRD、SEM、PL-PLE和FL等方法对该荧光粉进行了表征。结果表明,在1 400℃下煅烧4h可得到纯石榴石相的(Y,Gd)AG。煅烧所得的[(Y_(0.5)Gd_(0.5-x-0.005))Bi_xCe_(0.005)]3Al_5O_(12)荧光粉具有良好的分散性和均一性。在469nm激发下于563nm附近呈现黄光发射,且Bi ~(3+)掺杂浓度为0.001mol时,样品的发射峰强度达到最大值,提高了近56%,归因于Bi~(3+)→Ce~(3+)能量传递和粉体结晶性能的改善。样品的荧光寿命随着Bi ~(3+)掺杂浓度的增加,先增大后减小。     

氧传感器YSZ陶瓷层的制备及其与Al_2O_3绝缘层的共烧

片式氧传感器在生产过程中需要对YSZ与Al_2O_3陶瓷进行叠层共烧,为保证内部多孔铂电极的功能,共烧温度不能高于1 500℃。实验采用溶剂热法制备纳米级YSZ粉体,通过调节反应温度与反应物浓度降低合成YSZ粉末的烧结温度,使其1 400℃烧结致密度达99.1%,500℃电阻率仅为11.5Ω·m;之后通过将Al_2O_3与CaO、MgO、SiO_2等烧结助剂混合方式降低Al_2O_3的烧结温度,并通过调整Al_2O_3粉体中α相与γ相的比例使其烧结收缩率与YSZ陶瓷匹配,500℃电阻率为1.3×104Ω·m。在1 400℃范围内可以与YSZ实现共烧,得到不翘曲不开裂的双层共烧陶瓷,可以达到氧传感器的制备与使用要求。     

用碳热还原法合成镁铁铝复合尖晶石

使用电熔镁砂、板状刚玉和分析纯氧化铁为原料,在1550℃埋石墨条件下高温烧成直径为20 mm厚10 mm的试样。使用X射线衍射仪分析试样的物相组成,使用Highscore Plus软件拟合试样中物相的衍射峰,根据特定晶面的晶面间距计算镁铁铝复合尖晶石的晶格常数和晶胞体积;用重铬酸钾容量法测试试样中氧化亚铁的含量;用扫描电子显微镜分析试样的微观结构;进行热力学计算阐述了镁铁铝复合尖晶石的生成机理。结果表明:制备的两种不同形貌的镁铁铝复合尖晶石,其晶格常数和晶胞体积均比标准卡片中MgO·Al_2O_3的大且其XRD谱中主强峰向左偏移;少量的MgO和Al_2O_3被C还原生成镁蒸气和铝蒸气,与CO和O_2发生气相沉积反应生成了针状MgO·Al_2O_3,高温下的液相促进了Al_(15.99)Mg_(7.64)Fe_(0.37)O_(32)相的生成。大量MgO与Al_2O_3反应生成了粒状MgO·Al_2O_3,Fe2+和Fe3+扩散进入MgO·Al_2O_3晶体内生成了Mg_(8.13)Al_(14.25)Fe_(1.13)O_(32)相;用重铬酸钾容量法测出,试样中FeO的含量为2.38%。     

Al2O3/B4C复相陶瓷制备及其韧化机理的研究进展

Al_2O_3/B_4C作为一种优良的结构部件,在工业及国防领域都具有广阔的应用前景。简要论述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种常用制备方法,如自蔓燃高温合成、无压烧结法、热压烧结法、机械合金化法等;重点综述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的几种增韧方式及增韧机理,并简述了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的应用;最后,指出了Al_2O_3/B_4C复相陶瓷材料的研究不足之处以及下一步的研究动向。     

并流共沉淀法合成Dy_(2)O_(3)-ZrO_(2)纳米粉体EI北大核心CSCD

采用并流化学共沉淀法合成了Dy_(2)O_(3)掺杂ZrO_(2)(DySZ)纳米粉体材料,系统研究稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应系统pH值和煅烧温度对粉体材料物相组成、晶体结构和微观形貌的影响。结果表明:不同合成工艺条件下,DySZ粉体材料均具有纳米尺度特征,球形颗粒尺寸为10~30 nm,Dy_(2)O_(3)的掺杂可以起到稳定晶型的作用;稳定剂掺杂量对DySZ粉体的物相组成具有明显影响,掺杂量为10%(质量分数)时可合成单一四方相结构的DySZ粉体;DySZ粉体材料的四方度和微观形貌对稳定剂掺杂量、阳离子浓度、反应体系pH值和煅烧温度均不敏感,但其平均晶粒尺寸随稳定剂掺杂量、阳离子浓度和反应体系pH值的升高略有降低,随煅烧温度的提高而显著增加。     

四硼酸锶(SrB_4O_7)的制备新工艺及其影响因素

采用液相沉淀法合成两种水合硼酸锶SrB_2O_4·4H_2O和SrB_6O_(10)·5H_2O,将其高温煅烧制备出纯四硼酸锶(SrB_4O_7)相,分析了高温煅烧过程、产物的物相和形貌,研究了煅烧温度和保温时间等因素的影响。结果表明,在加热过程中水合硼酸锶发生脱水→非晶化→晶化过程,且SrB_6O_(10)在800℃左右分解为SrB_4O_7和液态氧化硼;将SrB_2O_4·4H_2O和SrB_6O_(10)·5H_2O在900℃煅烧4 h可制得纯相四硼酸锶;延长煅烧时间可提高产物的晶化程度,但是其晶型没有明显的变化。用该法制备的SrB_4O_7:Eu荧光粉,其发光强度明显比以SrCO_3和H_3BO_3为原料制备的样品高.     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉的合成与发光性能研究

采用Gd(NO_3)_3、Pr_6O_(11)、HNO_3、(NH_4)_2SO_4和NH_3·H_2O为实验原料,通过共沉淀还原法合成了Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等手段对合成产物进行了表征。结果表明前驱体具有非晶态结构,在空气气氛中800℃煅烧2 h能转化为单相的Gd_2O_2SO_4粉体,该粉体在氩氢混合气氛下800℃煅烧1 h能转化为单相的Gd_2O_2S粉体。Gd_2O_2S粉体呈准球形,粒径大约1μm左右,团聚严重。PL光谱分析表明在303 nm的紫外光激发下,Gd_2O_2S∶Pr~(3+)荧光粉呈绿光发射,主发射峰位于514nm,归属于Pr~(3+)离子的~3P_0-~3H_4跃迁,Pr~(3+)离子的猝灭浓度为1mol%。     

ALON粉体合成及其透明陶瓷制备研究

采用3种方法合成粉体,即以Al_2O_3和AlN为原料的直接固相反应法,以Al和Al_2O_3为原料的反应烧结合成法和以C和Al_2O_3为原料的碳热还原合成法,同时采用了纳米级的粉体原料,均合成出了纯相ALON粉体,且有效降低了粉体的合成温度;对Al_2O_3原料,采用了不同α/γ相比例,研究其对粉体合成物相和粉体性状的影响,通过采用合适的α/γ相比例,有效地改善了粉体的性状;对3种体系纯相粉体,在加入适当的烧结助剂成型后,在N_2气氛下进行了无压烧结,均得到了透明ALON陶瓷样品,同时研究了粉体合成工艺、成型工艺、烧结温度、保温时间和烧结助剂等对陶瓷透明度的影响。结果表明,采用纳米体系原料在低温下合成的ALON粉体,在1850～1880℃下保温10h可以得到厚度为2mm,红外透过率(3～5μm)达40%～50%的陶瓷样品;与美国报道的工艺相比,本研究中粉体合成温度和陶瓷烧结温度可以降低100℃左右,保温时间可以缩短一半以上,一定程度上降低了对设备的苛刻要求。     

阳极炭块焙烧过程收尘粉混酸法提升碳品位研究

预焙阳极炭块生产焙烧过程带来大量收尘粉,其中碳含量约为75%,以石墨形式存在,因灰分含量极高,达到14.20%,以硅酸盐为主,赋存物相包括莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)、石英(SiO_2)、云母(Al_2O_3)、赤铁矿(Fe_2O_3)等,严重制约了其利用价值,企业大都采取露天堆放或外卖形式处理,资源化返回利用问题亟待解决.本文选用氢氟酸-盐酸作为浸出剂,设计单因素实验对其进行提纯研究,结果表明:当试验条件为:液固比4.5∶1、HF体积含量40%、浸出温度40℃、反应时间30 min时除灰效果最佳,碳含量可由75.17%提升稳定至96%以上,且试验过程不会破坏原料中石墨的形貌结构;提纯料可作为阳极生产原料或填充料返回利用.     

基于灰色关联与二分法的无机矿物聚合物强度特性研究

采用灰色关联分析法与二分法结合,研究了氧化物组成对无机矿物聚合物强度主导因素的影响。研究发现根据强度主导因素的不同可以将无机矿物聚合物分成两个区域,Ⅰ区CaO含量小于25%(ωCaO25%),该区强度受活性n(SiO_2)/n(Al_2O_3)主导。Ⅱ区CaO含量大于25%(ωCaO25%),该区强度受CaO含量的影响更大。分别在两区域内进行强度拟合,Ⅰ区符合二元多项式函数,Ⅱ区符合二元傅里叶函数。在各区域内进行强度拟合,拟合曲面投影图说明水玻璃模数在0.8~1.6时,Ⅰ区使用低模数水玻璃激发较好;当n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)0.3时,无机矿物聚合物强度随着n(SiO_2)/n(Al_2O_3)的增大而增大;当n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)0.3时,开始显现出n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)对强度的影响,随着n(SiO_2)/n(Al_2O_3)的增大,强度呈现先增大后减小的趋势;Ⅱ区则是高模数水玻璃激发更好,水玻璃模数小时最高强度区域出现在n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)值大的区域,当激发剂模数增大时,最高强度区域n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)的值减小。     

RO_x 对 Na_2O-Al_2O_3-P_2O_5系统玻璃结构和电导率的影响

四元磷酸盐玻璃的 Raman 光谱和 AlO_6丰度变化的研究表明,玻璃的离子电导率主要由活动离子 Na~ 的总数决定,Na_2O 含量越高,其电导率也越高;但是,玻璃结构对电导率也有一定影响。由 AlO_4四面体和(Al—O—P)~-基团构成结构网络的某些 Na_2O—Al_2O_3—P_2O_5玻璃有较高的离子电导率。当以 MgO 替代玻璃中的 Al_2O_3时,由于MgO 只起网络修饰体作用,电导率是单调下降的。以 SiO_2替代 Al_2O_3时,情况有所不同。由于 SiO_2可能兼起网络形成体和修饰体的作用,无疑使玻璃结构变得复杂了。只有在参与网络的 SiO_2达到相当量的情况下,才有希望提高玻璃的电导率。外加 SiO_2到 Na_2O—Al_2O_2—P_2O_5玻璃内,导致玻璃中的 Na~ 离子的相对量降低,所以其电导率总是下降的。     

添加剂对尖晶石型锰酸锂性质表征的影响

以LiOH·H_20和MnO_2为原料,分别掺入H_2BO_3、Al_2O_3、SiO_2和P_2O_5等添加剂,用固相分段法制备尖晶石型锰酸锂。结果表明,SiO_2和P_2O_5可以有效地改善LiMn_2O_4的电化学性能,H_3BO_3对锰酸锂的电化学性能影响不大,而Al_2O_3破坏了LiMn_2O_4的电化学性能。面扫描结果显示,Si或P元素各自都均匀地分散于LiMn_2O_4的物相中。从元素电负性和原子半径的角度分析了B、Si、P和Al元素对尖晶石型LiMn_2O_4结构和性能的影响。     

纳米Cr_2O_3粉体的制备及表征

以Cr(NO_3)_3·9H_2O、氨水和乙醇为原料,采用沉淀法在不同温度下合成了纳米Cr_2O_3粉体,并运用场发射扫描电镜、X射线衍射、热重-动态差热分析、红外光谱等手段对粉体进行表征。结果表明,Cr(OH)_3在450℃已经生成Cr_2O_3,经过800℃煅烧30min可获得平均粒径为70～100nm的Cr_2O_3粉体。     

HIGH TEMPERATURE MECHANICAL PROPERTIES OF Al_2O_3-SiO_2 SYSTEM REFRACTORIES

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)。