Al2O3悬浮液分散稳定性的影响因素

研究分散剂聚丙烯酸铵(NH4PAA)加入量、pH值、固相体积分数、球磨时间和离子强度对Al2O3陶瓷悬浮液黏度和沉降高度的影响。结果表明:分散剂加入量、pH值、固相体积分数、球磨时间和离子强度均对悬浮液的分散稳定性有显著影响。当分散剂加入量为0.8%(质量分数)、pH为9.5、固相体积分数为50%、球磨时间为24 h时、离子强度为0时,悬浮液的黏度和沉降高度达到最小值,分散稳定性达到最佳。     

纳米α-Al2O3的制备及其悬浮液分散性的研究

以AlCl3.6H2O和NH4HCO3为原料,采用室温固相化学反应获得前驱体,1100℃煅烧1.5h,制备纳米α-Al2O3粉体,用XRD、TEM、BET及电子衍射等进行表征,通过对粒径和Zeta电位分析,研究了不同pH值、分散剂及其用量对纳米α-Al2O3粉体悬浮液分散性的影响。实验结果表明：产物为α-Al2O3,颗粒粒径为20nm~30nm,粒子尺寸分布较均匀,比表面积为66.32m2/g;悬浮液的分散性能受到pH值、分散剂种类及其加入量的影响,找到了制备高分散的、稳定的α-Al2O3悬浮液的最佳pH值及PEG10000的最佳添加量。     

热喷涂NiCr／纳米（ZrO2＋8％Y2O3）梯度涂层的性能研究

针对陶瓷涂层与基体结合强度低、易产生裂纹和剥落的现象,进行了抗高温氧化耐磨损梯度涂层的设计.采用热喷涂技术在45钢基体表面制备由面层[纳米(ZrO2 8%Y2O3)]和中间层(NiCr)组成的梯度涂层,利用扫描电镜(SEM)、测定结合强度、测定显微硬度、X射线衍射等方法研究涂层的性能.结果表明:NiCr/纳米(ZrO2 8%Y2O3)梯度涂层显微组织结构致密,与NiCr合金涂层和纳米(ZrO2 8%Y2O3)陶瓷涂层相比,具有更优良的力学性能;梯度涂层的面层有利于提高基体的耐高温、耐磨损性能,而中间层则有利于改善基体的抗高温氧化性能.     

纳米ZrO2-8％Y2O3粉末的相转变及晶粒生长动力学

采用共沉淀法制备纳米ZrO2-8％Y2O3(质量分数)粉末,然后将其在大气中于1 100～1 300℃范围内高温煅烧处理2～32 h.利用XRD、SEM、TEM等方法研究纳米ZrO2-8％Y2O3粉末高温煅烧前后的相成分、形貌和晶粒粒径变化,并分析纳米ZrO2-8％Y2O3粉末的晶粒生长动力学及生长机制.结果表明:纳米ZrO2-8％Y2O3经高温煅烧后,单斜相和四方相含量随温度的升高和时间的延长而减少,立方相含量随温度的升高和时间的延长而增加;随温度的升高和时间的延长晶粒粒径逐渐增大;在1 250℃等温煅烧时,其晶粒生长指数为6,晶粒生长速率常数为7.626×1011 nm3/min:等温锻烧温度低于1 200℃时,晶粒生长活化能为64.35 kJ/mol,晶粒生长表现为以表面扩散为主的聚合生长;等温锻烧温度高于1 200℃时,晶粒生长活化能为1 16.40 kJ/mol,晶粒生长表现为以晶格扩散为主的聚合生长;另外,还可见晶粒旋转驱动的聚合生长机制;低的晶粒生长激活能归因于大量氧空位的引入和晶粒旋转驱动的聚合生长机制.     

Al2O3和ZrO2纳米粉体悬浮液稳定性研究

获得均匀分散的纳米粉体悬浮液是制备高性能纳米复合陶瓷材料的关键一步.选用纳米粉Al2O3和纳米粉ZrO2,采用单一的空间位阻稳定机制,以PEG为分散剂,以无水乙醇为分散介质,分别制备了1%(体积分数,下同)的Al2O3和ZrO2无水乙醇悬浮液.通过添加不同分子量的PEG,调节PEG的添加量及悬浮液的pH值,并辅以沉降实验,最终得到了最佳分散条件下的高分散、高稳定的Al2O3和ZrO2无水乙醇悬浮液.TEM观察发现:ZrO2悬浮液中颗粒彼此分开,无明显的颗粒团聚现象.这说明该分散工艺能很好地破坏颗粒间的团聚现象,避免颗粒间的聚集沉淀,具有良好的分散效果.     

纳米ZrO2 粉体的制备及其水悬浮液性能

以ZrOCl₂·8H₂O为锆源,通过水热法合成了纳米二氧化锆(ZrO₂)粉体。结果表明,ZrO₂颗粒为椭球形,粒径主要在40～100nm范围内,粒径分布窄。通过测量ZrO₂的Zeta电位和粒径,研究了不同pH条件下水悬浮液中此ZrO₂粉体的表面电荷和分散性能。发现ZrO₂粉体的等电点(IEP)为pH=9.0,在远离IEP处ZrO₂颗粒分散性好,而在IEP处则团聚严重。     

分散剂对ITO前驱物浆料稳定性的影响

以金属铟和结晶四氯化锡为原料,通过加入各种添加剂制备了稳定的ITO前驱物浆料.利用沉降实验、Zeta电位、透射电镜研究了分散剂对浆料稳定性的影响.通过考察不同pH值条件下,分散剂的种类及用量对ITO浆料稳定性的作用,探究其分散机理.结果表明,在ITO前驱物浆料中加入离子型分散剂乙醇胺,通过乙酸调节pH值,可使颗粒间具有较高静电效应,在此基础上加入高分子表面活性剂(PEG、PVP),使得颗粒间又具有空间位阻效应.从而防止了颗粒间的团聚,可得到高度分散的浆料.前驱物浆料颗粒粒度主要分布在10～20 nm之间.结果表明,最优的分散剂用量为:PEG 10%(质量分数,下同),PVP 10%和乙醇胺2.5%.     

等离子喷涂常规和纳米ZrO2-7％Y2O3热障涂层隔热性能

采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米ZrO2-7％Y2O3(质量分数)热障涂层,分析了两种涂层的组织结构,并对其隔热性能进行了比较.结果表明,等离子喷涂常规热障涂层呈典型的层状堆积特征,而纳米涂层为特殊的两相结构.相对于常规涂层,纳米涂层有较好的隔热性能;在1100℃时,等离子喷涂常规及纳米涂层的隔热温度分别为83、127℃.     

CeO2纳米粒子抛光液分散稳定性及其化学机械抛光特性研究

目的制备性能优良的CeO_2纳米粒子抛光液。方法通过使用不同种类及不同浓度的分散剂制备了一种良好的CeO_2纳米粒子抛光液,采用激光粒度仪,紫外可见分光光度仪等对其进行了表征,进而研究了其在石英玻璃片化学机械抛光中的特性。结果不同分散剂的分散作用不同,且分散剂的浓度直接影响分散效果。离子型分散剂主要通过静电稳定作用实现抛光液的分散稳定,而非离子型分散剂则通过空间位阻作用实现抛光液的分散稳定。阴离子型分散剂与非离子型分散剂的分散稳定效果明显强于阳离子型分散剂,而阴离子型分散剂与非离子型分散剂混合复配后的分散稳定效果又强于单一分散剂的效果。结论混合复配型分散剂配制的CeO_2纳米粒子抛光液静置72 h后仍分散均一稳定,基本可以满足抛光液分散稳定性能的要求。配制的CeO_2纳米粒子抛光液在石英玻璃化学机械抛光中主要通过纳米粒子的吸附作用实现材料的去除,抛光后的石英玻璃表面无划痕,表面粗糙度可以达到10 nm左右,有效提高了石英玻璃的抛光质量。     

球磨分散对纳米α-Al2O3悬浮液的性能影响

采用正交球磨分散方法对纳米α-Al2O3粉体进行了分散试验,系统地研究了球磨时间、球料比和球磨机转速对纳米α-Al2O3粉体在水相介质中分散性能的影响,对超声分散和球磨分散后纳米α-Al2O3悬浮液的粒径进行了测量和对比分析。结果表明,纳米α-Al2O3粉体在水相介质中的悬浮率随球磨分散各因素水平的增加而增加。其中球磨时间影响力最小,悬浮率随球料比增加而上升的趋势明显,随球磨机转速增加的趋势呈减缓。在选定的因素水平下,纳米α-Al2O3粉体在水相介质中的最优工艺条件为：球磨时间9 h、球料比15：1、球磨机转速500 r/min。     

PREPARATION OF NANOMETER ZrO2-8%Y2O3 POWDERS BY AZEOTROPIC DISTILLATION PROCESSING

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｔｉｓｗｅｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｓｉｎｔｅｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｌｂｅｇｒｅａｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｄｕｅｔｏｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｆｉｎｅａｎｄｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐｏｗｄｅｒｓ．Ａｓａｒｅ...     

碳化钛悬浮体分散特性和流变性能的研究

通过对碳化钛粉体在去离子水介质中的Zeta电位和浓悬浮体的粘度等测试，详细研究了碳化钛浓悬浮体的分散特性以及流变行为。实验结果表明，碳化钛粉体的等电点在pH=2，添加分散剂可以使碳化钛的Zeta电位绝对值增大。调整分散剂用量可制备出固相体积含量高达52％的碳化钛浓悬浮体，该悬浮体能够达到均一稳定的分散，其流变行为在低剪切速率下符合Power-law模型、高剪切速率下符合Quemada模型。     

Rapid sintering of nanocrystalline 8 mol.%Y2O3-stabilized ZrO2 by high-frequency induction heating method

Using a high-frequency induction-heating sintering (HFIHS) method, nanocrystalline 8 mol.%Y₂O₃-stabilized ZrO₂ was obtained from ultra fine powders. The observed advantages of this process include very quick densification to near theoretical density and prohibition of grain growth in nano-structured materials. Nearly fully dense nanocrystalline 8 mol.%Y₂O₃-stabilized ZrO₂, with a relative density of up to 99.8%, could be obtained with simultaneous application of 100 MPa pressure and an induced current within 10 min of sintering time without significant change in grain size. The influences of the sintering temperature and the mechanical pressure on the final density and grain size of the products were investigated. The hardness and fracture toughness of the dense ZrO₂ ceramics produced by HFIHS were investigated.     

纳米ZrO2-Al2O3基高温封严涂层的结构与性能研究

研制了3种不同Al2O3含量(质量分数分别为5%,10%,15%)的纳米ZrO2-Al2O3基高温可磨耗封严涂层粉末材料,采用大气等离子喷涂(APS)工艺,制备了3种涂层材料的双层结构封严涂层和Al2O3含量逐层递增的多层结构封严涂层.对涂层材料的沉积效率,涂层的微观结构、硬度和结合强度等进行了测试与分析.结果表明:封严涂层材料的沉积效率随Al2O3含量的增加而升高;由于熔融条件的不同,涂层内ZrO2的形态不唯一;封严涂层的硬度和结合强度与厚度和Al2O3含量有紧密的关系;与双层结构封严涂层相比,多层结构封严涂层的综合性能良好,基本可以满足封严涂层对厚度、硬度和结合强度的要求.     

热喷涂NiCr/纳米(Zr02 +8% Y2 03)梯度涂层的性能研究

针对陶瓷涂层与基体结合强度低、易产生裂纹和剥落的现象,进行了抗高温氧化耐磨损梯度涂层的设计。采用热喷涂技术在45钢基体表面制备由面层[纳米（Zr02 +8% Y203）]和中间层(NiCr)组成的梯度涂层,利用扫描电镜(SEM)、测定结合强度、测定显微硬度、X射线衍射等方法研究涂层的性能。结果表明：NiCr/纳米(Zr02+ 8% Y203)梯度涂层显微组织结构致密,与NiCr合金涂层和纳米(Zr02,+8% Y2 03)陶瓷涂层相比,具有更优良的力学性能;梯度涂层的面层有利于提高基体的耐高温、耐磨损性能,而中间层则有利于改善基体的抗高温氧化性能。     

Properties of Thermal Barrier Coatings Made of Different Shapes of ZrO2-7wt%Y2O3 Powders

大气等离子喷涂ZrO2-7%Y2O3 (7YSZ, Y2O3为质量分数)热障涂层广泛用于航空发动机热端部件以提高金属基体的抗腐蚀、耐高温、抗冲蚀等性能。采用超音速火焰喷涂(HVOF)以NiCoCrAlYTa粉为原料在高温合金K4169基体上制备了粘结层,通过大气等离子喷涂(APS)分别以团聚、空心7YSZ粉为原料在粘结层上制备了陶瓷面层。使用扫描电镜(SEM)和工业电子计算机X射线断层扫描技术 (ICT)对团聚、空心粉热障涂层的微观结构进行观察分析,然后再对以上 2 种热障涂层的抗氧化、热震、结合、隔热等热物性能进行对比分析。研究结果表明：空心粉热障涂层陶瓷层中存在大量的微孔和裂纹;热障涂层陶瓷层中不同孔隙率对粘结层高温抗氧化性能没有明显的影响,但它有助于提高热障涂层的热震性能和隔热性能;此外,高的涂层孔隙率会导致空心粉热障涂层的结合强度低于团聚粉热障涂层     

Y_2O_3稳定ZrO_2(YSZ)膜料制备与结构分析

通过YSZ膜料的制备及结构分析,得出Y2O3的最佳加入量。结果表明Y2O3的加入量达到7 mol%时,材料中Zr O2主要以高温相存在,达到了材料稳定的要求;通过对YSZ膜料和薄膜的结构检测和晶粒尺寸计算,进一步证明Y2O3对Zr O2具有良好的稳定作用;提出膜料预熔是一次高温退火过程,能使未完全发生相变的单斜相Zr O2转变为高温相。